產品生命周期理論下新能源綠色汽車造型設計分析

劉葉鵬

（青島恒星科技學院，山東 青島 266100）

產品生命周期理論下新能源綠色汽車造型設計分析

劉葉鵬

（青島恒星科技學院，山東 青島 266100）

當前，汽車產業的快速發展和使用數量的激增，給資源環境帶來了諸多負面影響。在此形勢下，新能源汽車的發展成為了應對能源緊缺、緩解環保壓力的關鍵所在，而產品生命周期理論貫穿于所有產品的始終，提供了“模塊化”及“從搖籃到搖籃”等延長生命周期的設計方法，為新能源汽車提供了新的設計視角。

產品生命周期；新能源綠色汽車；造型設計

一、產品生命周期理論的概述

1.產品生命周期評價理論。一個產品從原材料采購、制造、加工、運輸、銷售、使用、維修至再循環利用或直接丟棄，這個過程即為產品的全生命周期，這其中每個環節都可能對周圍環境造成一定的影響，針對此進行的辨識和量化評價即為產品生命周期的評價，其目的在于衡量資源的有效利用及對環境產生的影響，從而探尋改善環境的有效方法。產品生命周期評價作為一種特殊的環境管理工具，其最大的特點不是通過法律或是輿論的監督來實現環境監管的目的，而是強調自主性，將環境因素融入了設計之初，對于促進人、產品及環境的和諧發展具有重要的作用，其之所以能夠應用到新能源綠色汽車造型設計中也是基于此種原因。

2.延長產品生命周期的設計方法。每個產品都有自己的生命周期，只是因為行業和產品的不同，生命周期存在長短的差異，產品設計者應該充分認識和把握自己所處行業產品的周期演變規律，從而前瞻性地進行優化設計以最大限度地維持市場競爭優勢。從產品生命周期曲線來看，其是產品的壽命周期，也即從某一產品投入市場開始直至被循環再利用或丟棄處理這個過程中產品在市場上的經濟價值變化，從曲線變化可知，產品的生命周期是可以被延長的，這就給產品設計優化提供了可能，產品設計者可以根據曲線觀測出產品處在生命周期的哪一個階段，并根據其具體特點采取相應的策略延長產品在各個階段的生命周期，增強產品的競爭力，在實現資源最大化利用的同時，也降低了對環境的損害，具體的延長產品生命周期的設計方法有：

（1）模塊化設計。模塊是產品的子結構，它與產品的功能要素之間存在對應關系，產品的模塊化設計，是在設計產品時，結合原材料屬性、產品結構及后續的使用功能、升級、維護、拆解、檢修、廢棄及再利用等要素，將產品劃分為不同的模塊單元，進行分別優化，延長產品各個階段的生命周期，甚至是在廢棄后都可以進行再循環利用。模塊化設計，不僅可完成半成品的批量生產，降低生產成本，實現規模化效應，還可以根據用戶的個性化需求，將不同功能的模塊進行組合配置，提升了產品對市場差異化需求的響應能力，并可以優化整個產品生命周期中的采購、物流、制造和服務資源調配。目前，小米和樂視就采用了模塊化設計，機頂盒部分可拆卸進行單獨升級。與此同時，海爾和阿里巴巴聯合推出的第二代電視產品，也采用了模塊化的設計方法，將影音處理等非常成熟的部分固化下來，將處理應用的CPU、GPU、引擎等硬件植入可升級的模塊中，為用戶個性化需求提供了支撐，在需要對軟硬件升級時，只需更換模塊即可實現，無須更換整機。從模塊化的這些優勢來看，其更符合現代“定制經濟”發展的需求，不僅降低了不必要的資源消耗，而且也減少了對環境的負面影響。

（2）“從搖籃至搖籃”的設計。“從搖籃至搖籃”的設計是由威廉·麥克唐納先生和邁克爾·布朗嘉特在《從搖籃到搖籃：循環經濟設計之探索》中首次提出的觀點，其通過櫻桃生長模式的描述，闡述了世間萬物都是循環往復的，并將所有物質都看成是“養分”，其要求在產品設計之初，就應該充分考慮其在達到使用年限后，產品是否易于拆解、再循環利用等問題，并將原材料開采、產品制造和適用、循環利用所有環節中可能造成的環境沖擊納入考慮范圍，以最大限度實現零廢料、零污染，從而規避對資源環境的負面影響，打破傳統的“從搖籃到墳墓”的發展模式。而且，如今，節能環保已經不再是停留在紙面上的空洞口號，產品的循環利用，從長遠來看能夠獲取高額的回報率，且是企業長遠發展的競爭優勢，2003年福特汽車就曾經設計了一款U型概念車，該車能夠根據人的需求進行重新配置，內飾是模塊化的，可以滿足更新和升級需求，外型靈動多變，采用電動可伸縮式車頂、后窗玻璃、尾門及行李箱，能夠讓車以封閉或敞開的狀態行駛，滿足了人們的不同駕駛體驗。同時，其采用聚酯這種技術營養物的纖維材料作為座椅、儀表板、內飾及方向盤等的原材料，可以實現產品的循環利用，不會對環境造成損害，雖然概念車尚未應用到實踐，但卻是將“從搖籃至搖籃”的設計理念應用到汽車產品設計中的最有效見證。

二、產品生命周期理論下新能源綠色汽車造型發展趨勢

1.新能源綠色汽車的界定。當前，全球資源和環境面臨雙重的挑戰，汽車作為石油消耗和二氧化碳主要排放產業，需要進行革命性的變革，國內外許多汽車企業逐漸向新能源轉型。新能源汽車是采用非常規的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。與傳統的能源型汽車相比，新能源汽車對于能源的依賴性降低，對環境的影響減弱。新能源綠色汽車造型設計是指在產品的整個生命周期內優先考慮產品節能環保性，要求產品易于維護與升級，不輕易做出廢棄處理，具有可拆解性和再循環性，能夠實現產品的回收利用，兼顧汽車的功能屬性和環境屬性，滿足用戶的實用性和審美性需求。

2.新能源綠色汽車造型的發展趨勢。目前，隨著動力技術的升級，新能源動力正在逐漸取代傳統內燃機動力成為汽車的主要動力源，并影響了汽車的整體造型。而且，不同的動力形式對于汽車的結構和功能要求存在區別，對于車身的整體造型和布局也有不同程度的影響，但鑒于內燃機車型、混合動力車型基本沿用了傳統能源形式的動力布局。為此，目前國內新能源綠色汽車造型設計主要集中在電動車型上，其在總體布局上更具靈活性，趨向小型化和個性化發展方向，且更具交互性和科學性。

三、產品生命周期理論下新能源綠色汽車造型設計

1.新能源綠色汽車造型設計趨向靈活多變性。從產品生命周期理論來看，新能源汽車造型將集成功能性、便捷性及輕巧性于一體，不斷簡化內部空間設計，延伸其利用空間，從而有效化解能源緊缺、環境壓力和交通擁堵等問題。但是，傳統內燃機汽車的布置形式根據功能的差異劃分為動力區和乘坐區域兩個區域，而且這兩個區域是有明顯界限劃分的，涇渭分明，即使是單車廂的造型也要為發動機的設置提供一個必要的空間，影響了車型的輕便性發展。而新能源綠色汽車將以新能源動力為支撐，尤其是對于電動力車型而言，輪邊電機的應用從理論上已經不需要額外設置一個動力艙，且即使未使用該種電機的新能源汽車，與傳統內燃機相比，其電動機的整體尺寸相對較小，所占空間較小，動力區域的空間得以釋放。同時，電力支撐的動力車型，其鋰離子電池組占據空間較小且擁有造型多變性，多置于車內地板中央通道位置，由此，單車廂造型成為了可能。從產品生命周期來看，單車廂是最有利于空間最大化的造型設計，將改變傳統內燃機架構下動力艙和乘員艙分隔的狀態，破除了動力艙的空間限制性，使得單車廂的整體造型更加低矮和簡化，極大地擴展了內部空間，并使得整車的風阻系統降低到一個更小的范圍內。

2.新能源綠色汽車造型設計凸顯輕量化和模塊化。隨著汽車功能的日漸豐富，需要搭載的設備逐漸增多，這給輕量化設計帶來了諸多困難，必須讓汽車本身實現輕量化，可通過優化動力源、制造材料和結構等方式達到輕量化。首先，讓汽車動力比重更為出色。目前，電動發動機的最大扭矩可以達到380牛米，整個電動車軸重113千克，能夠與多種車型機構相匹配，動力系統只需要一塊鋰電池即可實現駕駛驅動，如此，便以降低燃油消耗的方式實現了汽車造型的輕量化發展，且因為采用了異步電動機，減少了對釹和鏑等稀土材料的依賴，降低了成本，減少了對環境的損害，契合了產品生命周期中環保性和循環性的要求，有助于實現“從搖籃至搖籃”的設計。其次，推進多種材料并用。新能源汽車造型中可綜合應用現代高科技鋼材、鋁質材料、工業塑料和碳纖維等不同輕量化材料，并采用產品生命周期中的模塊化設計方法，在車輛縱梁、前后防撞梁、車輛A、B柱及車頂等關鍵結構必須應用高強度的鋼材以支撐強大的沖擊并起到吸能作用，而翼子板和車門部門則可采用輕量化的鋁質材料，這樣不僅便于改良和升級，而且降低了整車重量。再次，當前汽車的生產和裝配日趨復雜，要控制車體重量，延伸使用周期，并滿足用戶個性化需求，提升市場差異化反應能力，最佳的解決方案是模塊化設計，如奔馳的MFA平臺能夠衍生新A級、新B級及CVLA等多種新能源車型，其中的發動機、轉向系統、電控系統等都進行了模塊化設計，可以實現共享，并能夠靈活嫁接到不同的車型上，使得一款車型可以搭載更多新技術，提升了汽車的兼容性，縮短了汽車的生產周期，并控制了成本消耗，促進了新能源綠色汽車造型的高質輕量發展。

四、結語

目前，全球能源和環境均面臨著前所未有的挑戰，節能減排成為了最緊迫的任務，而汽車作為石油消耗和二氧化碳排放大戶，對于資源環境的影響異常顯著，其低能耗、低排放的發展將直接影響節能環保的效能，但問題的關鍵是汽車新產品的更新速度快，這在很大程度上縮短了汽車的生命周期，也造成了資源、人力、物力的極大浪費。因此，需要引入產品生命周期理論來推進新能源汽車的全新設計，其能夠使汽車產業從原材料采購、加工、生產、銷售、使用至回收利用等環節，形成一個閉環系統，從而解決傳統能源型汽車資源消耗高、環境影響大的問題，更好地對接“綠色性”和“可持續性”發展需求。

[1]宮婷.基于產品生命周期理論的新能源綠色汽車造型設計研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2015.

[2]盧媛媛.基于產品生命周期理論的手機質量管理方法及其實證研究[D].北京：北京郵電大學，2014.

[3]王玉燕.基于產品生命周期理論的直銷型閉環供應鏈的廣告策略與定價策略[J].系統管理學報，2014，(3)：388-396.

F407.471

A

1673-291X（2017）34-0044-02

2017-04-10

劉葉鵬（1964-），女，北京人，教授，從事車輛工程、機械制造工藝研究。

[責任編輯 吳高君]