整車重量管理在汽車開發過程中的應用和方法

莫貴文

摘 要：在全球日益嚴峻和能源消耗和環保壓力下，低碳低耗和環保已成為汽車開發過程中必須重視的問題，從而汽車輕量化設計已經成為各大主機廠和汽車開發公司都重視的一個方向。汽車輕量化設計可以提高汽車的綜合性能使其更具市場競爭力，還能滿足日益嚴苛的油耗問題和環保要求。在汽車開發中，整車重量管理對輕量化設計起著非常重要作。文章主要闡述整車重量管理在汽車開發過程中的應用和流程，為重量管理工作規范化和流程化提供參考。

關鍵詞：重量管理;目標制定;過程管控;重量驗證

中圖分類號：U465 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-259-03

Abstract： Under the pressure of the global increasingly serious energy consumption and the environmental protection， low carbon and energy consumption and environmental protection have become a problem that must be paid attention to， so the lightweight design of automobile has become a direction that major engine manufacturers and automobile development companies pay attention to. Vehicle lightweight design can improve the overall performance of the vehicle and make it more competitive in the market. It can also meet the increasingly stringent fuel consumption and environmental requirements. In the vehicle Development Process， the vehicle weight management plays an important role in lightweight design. This paper mainly expounds the application and process of vehicle weight management in the vehicle development process， and provides reference for the standardization and flow of weight management.

Keywords： Weight management; Goal setting; Process control; Weight verification

CLC NO.： U465 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-259-03

1 開展重量管理的意義

汽車輕量化的開展對汽車的綜合性能的提高具有深遠的作用，在保證汽車各項性能指標以及整車剛度強度的前提下，汽車整備質量的降低不僅可以大大的提高汽車的動力性和燃油經濟性，還可以提高汽車的制動性、舒適性、安全性和滿足環境保護的要求，因此汽車的輕量化不僅可以提高汽車的綜合性能使其更具有市場競爭力，更是滿足了日益嚴苛的油耗排放法規限值要求以及環保要求。如今，幾乎所有的汽車企業都將汽車輕量化作為新開品開發的一個重要指標，而重量管理是汽車輕量化過程中非常重要的一個工作，原本在傳統汽車開發中并不受人們重視的重量管理，現已成為汽車開發過程中的重要環節，引入先進的重量管理理念和方法，才能適應和滿足現代化汽車開發流程。

2 重量管理工作的流程

整車重量管理在汽車新產品開發工程中從頭到尾都扮演著舉足輕重的角色，其貫穿著整個汽車開發的全過程，從項目立項至量產下線。整車重量管理在產品開發過程中，不僅關系著整車和各子系統，還細化到每個零件的重量管控，把控范圍是涵蓋了整車的所有組成零件的重量。每個零件的變動都牽動著一個系統的重量變化，影響整車重量的把控和準確性，所以，整車重量管理工作不僅是對整車了解，還要了解每一個系統甚至每個零件的方案變更。整車重量管理涉及各個區域各個系統的，對重量工程師來說，想要做好重量管理工作，要有很好的交流能力和抗壓能力。整車重量管理主要有三個階段，即重量目標制定、重量過程把控和重量驗證，汽車開發過程中重量管理基本流程如圖1所示。

2.1 整車重量目標制定和目標分解

在項目立項階段，整備質量是根據基礎車型按照立項評估的整車參數和功能不同需求進行大概的預估，這個前期整備質量預估是非常重要的，其對項目啟動后的重量目標制定有著一定的聯系。前期市場部會對于市場有一個深入的調查為項目立項收集大量的情報，然后項目根據立項評估的整車性能和功能選擇，以及市場調研選擇若干款競品車作為參考和對標，而競品車的重量影響著重量目標的定義。重量目標的定制，是整個重量管理工作中主要也是最重要的一個環節，且整車重量目標是整車輕量化開發的指導方向，所以重量目標定制的合理化是很關鍵的，不僅需要考慮可實現的程度，還要考慮新產品開發周期和成本等。

項目正式啟動后前期開發過程中，在整車參數和性能指標確立之后，重量目標的定制也開始進入工作。整車重量目標定制前，先評估新開發車型在市場上的重量水平，即在《車輛數據庫》中選取近3年內同類車型（轎車或SUV等）發動機功率相當的車型，再取小范圍軸距在新開發車型軸距±50mm之間，將這些車型做一個以整備質量為Y軸，以腳印面積為X軸的數據表，根據整車重量與腳印面積之間的線性回歸關系求解得到線回歸線公式，如圖2所示。然后根據新開發車型的腳印面積求出該車型在線性回歸線上的位置，即新產品對應初步的重量目標。得出初步的重量目標后，將該重量目標與腳印面積的比值與項目給定的主要競品車的重量與競品車的比值做對比，在同等腳印面積下比較整備質量。新產品開發想要在市場上與對應的主要競品車有較強的競爭力，則重量目標的制定就不能大于競品車在同等腳印面積下的重量。然而競品車已經上市，新產品還在研發階段，開發周期一般是一年半到兩年左右，競品車也在不斷優化重量，所以重量目標的制定還需要調低，可以根據數據庫中所選取近三年車型的逐年重量變化率來進行推算新開發車型在上市時的重量是水平。

在前期開發階段，需要對對標車（內部基準車型和外部競品車）進行詳細而全面的解剖分析，選取主要的外部主要競品車進行拆解進行對標分析，拆解外部競品車進行對標，不僅有助于重量目標的制定，還能夠了解到外部對標的先進輕量化技術有助于新產品車型的輕量化策略。除了對標外部競品車，還要充分對標分解內部基準車型，分析基礎車型在現有的內部輕量化水平能夠將重量最低能夠做到多少。綜合數據庫線性回歸線、內外部對標車的重量分析以及整車綜合性能指標對重量的要求，制定出整車重量目標。重量目標分解有助于重量管理工作的管理和推進，也有利于輕量化的開發。新車型的整車重量目標作為第Ⅰ級目標，重量目標分解則是將第Ⅰ級目標分解和優化到每個區域（區域劃分主要有動力、底盤、白車身、開閉件及附件，空調電子、內外飾和安全等，每個公司劃分都有所不同），作為第Ⅱ級重量目標;再將第Ⅱ級重量目標下分到每個子系統或組件作為第Ⅲ級重量目標，目標分解等級越高，越有助于過程重量可視化管理和輕量化開發推動，甚至有些開發公司將目標分解到第Ⅳ級，即將重量目標分解到每一個零件。在制定第Ⅱ級和第Ⅲ級目標重量時，必須充分考慮現有技術條件和項目要求，必須是與各個區域的領導和產品工程師進行深入溝通之后，在基準車型開發過程的實際重量數據中獲取新開發車型重量統計數據和結合對標車的先進技術，并涵括在新產品開發過程中，根據各個區域的領導者或者產品工程師提供的反饋輕量化方案，或者向各個區域的領導者和產品工程師提供新的輕量化想法。最后在與各個區域進行深入溝通之后，初步制定了減重建議，重量管理工程師與各區域 VSE （車輛系統工程師，類似科室協調員）或者直接與對應子系統的產品工程師一起對提案進行確認，由重量管理工程師編寫《整車輕量化策略報告》進行會議評審。若輕量化策略所有的減重量未達到目標所需的減重量，則根據各區域的新開發零件與整車新開發零件的占比，通過比例下分給各區域相對應的拉伸目標，推動各區域在開發過程中根據新結構、新材料和新工藝等方式挖掘新的輕量化方案，可以通過平衡成本持續減重。在與各區域達成共識得出最終的明確減重目標及新車型整車重量目標，最后由重量管理工程師編寫《XXX項目重量目標》，經過總工批準簽字并和各區域會簽之后發布，將簽字版《XXX項目重量目標》下發到各個區域及性能區域。

2.2 重量過程跟蹤把控

重量目標制定發布之后，就是進入了重量過程把控階段，重量過程把控也是輕量化推動的過程。重量過程把控工作首先是依據 《整車輕量化策略報告》進行編輯《輕量化提案匯總跟蹤表》，確定各區域系統減重重量和成本變化等匯總，并以此表作為輕量化提案實施過程跟蹤及管理;接下就是整車重量數據的管控表編制，根據初版的零部件明細表搭建方便自己對整車及零件的重量管理表和分析表，重量管理表由各個區域對所屬零件統計管理組成，分別對開發工程中從概念階段到量產階段等各個階段的零件重量進行記錄統計，在開發過程中，每個階段發布重量工程師都需要向產品工程師索取零件重量或者讓各個區域的VSE工程師反饋該區域該階段的零件重量，重量工程師須實時跟蹤各區域開發策略變化以便跟蹤零件重量變化。重量分析表則是對重量管理表的一個匯總成整車重量的表，重量分析表包含整備質量、總質量（滿載質量）、載質量和前后軸荷分布，通過對重量管理表的調用，采用選擇性求和的方式分別統計不同動力車型和不同配置車型的整備質量;通過各個子系統的X向坐標與前后軸X位置分布計算該子系統對前后軸的載荷分配，最后匯總整車的前后軸載荷分配。重量分析表通過對重量管理表的調用，可以實時的了解整備質量和前后軸載荷的變動，以方便重量過程把控，過程重量變化應固定周期編輯對應的重量現狀報告向項目或總共匯報。從概念設計階段到量產階段，每個階段都需要發布一版階段性的重量狀態，每個階段都需要與各個區域會晤并在項目例會中評審重量狀態，評審該階段重量距離重量目標還有多遠，重量工程師則在接下來的階段里加強超重較多的子系統的減重工作。通過對子系統的重量跟蹤和控制，可以實現對整車重量的控制，確保重量目標的達成。當汽車開發進入到T2階段發布階段（與官方工裝數據發布階段相同），若此時的重量重量狀態未達到重量目標，則需要在專題會上評審超重原因即重量未達標原因，讓總工等領導決策是否更改目標按現狀重量開發支持性能測試或者持續減重以達到重量目標。

2.3 重量驗證

官方工裝數據發布階段后，則進入零件樣件試制交付樣車總裝，此時重量管理工作也進入到重量驗證階段。在軟工裝階段，重量管理工程師需要對整車和各個系統的零件進行稱重摸底驗證，但由于軟工裝階段很多零件還處在試制或者軟模的階段，整車試制也不一定完整，仍需進行整車稱重并對缺漏的零件和狀態不對的零件進行修正，使整車重量趨向實際值，但重量也不是很準確，此時重量管理工程師僅需記錄借用件的重量，而修改件和新開發件的重量可以選擇較為良好的零件稱重摸底。一般到NS階段（準銷售車試制階段），零件才是正式工裝且比較準確的，在此階段，重量管理工程師則需要對所有的修改件和新開發件進行稱重統計，以及對完整的樣車進行稱重驗證整車重量。若零件實測重量與理論值重量差異±5%，則需要尋找出差異的原因，對于整車重量也是如此。到了S階段（可銷售車試制階段），重量管理工程師則僅對整車進行稱重驗證，相比NS階段樣車。新開品下線量產，重量管理工程師仍需定期對整車進行驗證。

3 結論

汽車輕量化的意義在于降低油耗和排放，有效保護環境，同時提高汽車的動力性。汽車輕量化是未來汽車發展的重要方向，重量管理則可以有效的推進汽車輕量化設計，完成汽車開發的減重任務。先進的重量管理理念和規范的流程可以使重量管理工作更加得心應手，提高工作效率。現如今是數據化時代，加快汽車設計數據庫（包括整備質量，整車性能、零部件設計、材料、尺寸和相關供應商等數據）建設，通過數據庫可以使重量管理工作事半功倍，更加有效率的推動汽車輕量化發展。隨著資源整合共享化，將來會有相關單位或汽車協會發起組織各汽車公司及汽車零部件生產商，通過會員制等方式，由會員共享數據，及對市面銷售車進行拆解對標分析，共同組建數據庫。數據庫透明化、共享化的資源整合，將加速中國汽車行業的發展。

參考文獻

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