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设计一台车需四年 设计发动机需要多久?

2017年12月15日 14:24 来源:车讯网 作者:玄铁剑
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车讯网 报道】  曾经撰文《造一辆花4年,都干了啥》,谈及造车流程“全球整车开发流程(Global Vehicle Development Process,GVDP)”,整个设计周期需要四年左右的时间,涵盖整车及部件研发的每个环节,设计一台发动动机有需要多久时间?与整车的设计如何匹配与实施?

  造一台发动机的时间会更长,在整车设计的过程中,动力总成的设计是独立的,今天,我们就来谈谈发动机研发周期的话题,事实上,很早之前,几位业内人士谈及部分汽车制造商研发周期过短是对消费者不负责任,时隔多年,汽车制造商研发已经相对成熟,不过,仍然参差不齐,据了解部分汽车制造商是两年以内的研发周期,外资或者合资汽车研发周期长,完整的周期大概四年多的时间,应用最为广泛、且被多家自主汽车引入的是通用汽车的流程。

  相对应来讲,发动机的开发遵循“全球动力总成开发流程(Global Power Train Development Process,GPDP)”,相对“全球整车开发流程(Global Vehicle Development Process,GVDP)”更长,这么长时间,都做了什么?

  今天我们不是用一篇澳门太阳城赌场来解释几百页的时间节点及定义,而是从全局抽出一块车开发是什么做的,每项工作做了什么,给予消费者带来了什么?

  因为通用汽车在这方面做的很突出,GVDP、GPDP也最能够体现出全局协作的概念,被国内包括上汽及其它几家车企模(抄)仿(袭),而近期通用推出了第三代小排量发动机,我们结合这个案例进行分析。

  目前,国内车企都在努力推进全球化,通用汽车的全球化做的最为充分,通用汽车在全球有七个研发中心,包括美国、中国(泛亚汽车技术中心)、意大利、韩国、巴西、印度、澳大利亚,其中美国、中国和意大利属于三大核心研发中心。

  在发动机研发的动力总成层面,通用汽车全球驱动系统部负责通用汽车旗下所有驱动系统的设计、开发与验证,包括发动机、变速箱、电气化系统、燃料电池系统、以及所有相关控制系统。该部门在世界范围内拥有超过8,600名员工,在过去多年中的研发投入总计高达15亿美元。其中位于美国密歇根州庞蒂亚克市的全球驱动系统部庞蒂亚克工程中心为其旗舰中心。

  完整的GPDP研发主要做什么?

  汽车研发流程有个关键的名词叫“Milestone(里程碑)”,用来表述四年多的时间内,关键的时间节点里关键的阶段成果,研发内容涉及太多方面,我们简单归类,可以归为三个方面:

  第一、优势互补的研发及协调

  对于发动机来讲,任何一个零件都很重要,比如说通用小排量发动机最大技术亮点单缸双喷技术,这个喷射器非常重要,关系到了最核心的技术,同样进气歧管、燃烧室、缸体、缸盖也非常重要,一款优秀的发动机首先要没有短板,然后让长板优势更加明显。

  在最初设计的时候,两个方面最为重要:

  其一,找到责任人,在工程上叫“零件父母官”,又叫设计发布工程师(DRE),他们要熟悉每一个零件,从概念、样机、量产件的每一个过程和环节,零件作为孩子,和生活中的孩子又有所不同,因为从项目开始的时候,这些孩子每个节点做什么要清清楚楚,其实和孕妇孕检也差不多,只不过,比孕检还要麻烦、且持续时间比较长。

  其二是大家的分工要清晰,我们知道,一台发动机动辄数百个零件,这需要大量的工程师,对于通用汽车来讲,在全球范围内它有七个研发中心,七个国家如何进行分工,进行相应的零部件开发,设计图纸、零部件试制、零部件试验等,就显得极其重要。

  采用七个国家的研发团队,更多的是想要利用不同国家最优秀的研发力量、因地制宜、采取众家之长进行研发,比如北美研发更偏重在于控制,这是美国人的优势,意大利更偏重于设计等,如果步调不一致,整个研发团队不在一个频道上,研发就不可能成功。

  GPDP最大的功效就是设置分工,让各方都知道自己设计什么,如何从全局上达到最优,在全球范围内,一个项目因为时差的原因24个小时不停歇低进行运转,这也是我们经常谈到的体系的力量。

  第二、全球专家资源充分博弈与验证

  分工完成之后,会有另外一个关键词,“交付物”,它分为各个节点,每个节点如何协作成为关键。

  交付物又分为很多种,比如说为了保证设计的性能可靠性,据悉,此番通用汽车小排量发动机进行了千轮次以上的CAE虚拟仿真分析,每一次的分析要进行如下轮次的工作:

  三维模型的设计,进行有限元分析、完成分析报告,然后根据评审报告进行全球评审,根据专家评审结果进行优化及下一轮分析,这些保证了设计的可靠性。

  事实上,泛亚汽车技术中心崇尚一种精神,叫“夯”,这是工程师协作的极致,工程师对于上一轮的交付物进行充分的验证,保证本轮次的研发输入是正确的,这种“夯”的博弈过程中,让设计问题消灭在萌芽状态。

  另外一个重要方面是试验验证,验证充分体现了体系的力量,验证是发动机中最重要的部分,所以我们看到每一辆量产之前,要造数百辆的样车,样车之前还要造很多台发动机的样品,这些样品都会不停的做各类试验。

  一个完善的整车开发里程,会做大量的试验来验证系统的可靠性,数据列出来,可能会超出你的预期,根据GPDP,通用汽车全新一代小排量发动机,共采用7项发动机耐久试验(280万公里,15年使用寿命,735万次启停),累积测试总里程超过598万公里,满足全球范围内用户严苛的需求。

  这是个什么样的概念呢,地球沿着赤道转一圈是4万公里,通用汽车全新一代小排量发动机的240万公里常规耐久性试验意味着,可以沿着赤道绕地球转60圈。

  有时候,我们会看到一些其它车企一年内都能更新新的车型,这里面更多的风险从整车转嫁到消费者身上。

  可能还有人讲,这些试验又是黑河、又是海南、又是敦煌,是不是很有意思,事实上,这就是我们经常谈及的三高试验:高寒、高温、高原,在一年中最冷的时候在最冷的地方做高寒试验、在一年中最热的时候在最热地方做高温试验、在最高的地方做高原试验,通过冬练三九、夏练三暑的魄力避免汽车研发中的所有问题。

  第三、智能制造如何保证质量

  发动机的制造和质量控制,制造和设计在潜意识中是一致的,在现实中,制造工程师和零件父母官经常吵架的角色,父母都希望自己的孩子有个好归宿,然后尽可能提高要求,制造工程师则要考虑成本、制造质量保证等多个方面,还要考虑零部件进厂的运输、制造完成的运输,所以,一台发动机刚开始制造的时候,零件父母官与制造工程师会一直守在产线,这也是非常辛苦的事情。

  通用汽车全新一代Ecotec智能发动机1.0T/1.3T采用新一代厂房、新一代设备,其中采用全数字化厂房设计,交互式虚拟仿真,实现对工厂设计的整体评估,车间在暖通智能控制系统下温度全年受控,保证设备满足发动机机加工零件μ级(0.001mm)加工以及装配精度要求。

  采用智能制造设备高精度五轴联动加工中心、智能机器人(覆盖65%装配设备)、智能视觉系统、智能输送系统等,同时加工线设备平均自动化率高达95%,避免人为失误制造缺陷,为制造高质量的产品保驾护航。

  在缺陷控制上,通过大数据,让质量问题可预测可追溯。在质量控制方面,整线应用了先进的测量仪器,比如蔡斯和海克斯康的三坐标(CMM),电子和气动检具等,所有测量数据全部上传服务器存储,一方面便于查询和追溯,另一方面也为基于大数据的质量预测奠定了基础。

  发动机制造质量除了自身本领过硬,还需要完善的供应商体系支撑,麦迪童鞋曾经说过“无兄弟不篮球”,打球不是一个人的游戏,汽车更是这样,研发一款汽车,绝对不是一家企业自己就可以完成,这属于闭门造车,是不可能实现的,所以,一个完善的研发流程同样涵盖了汽车供应商企业的配合。

  通用汽车全新一代Ecotec智能发动机1.0T/1.3T采用全球供应链体系,采购全球知名的先进供应商零件,通过全球供应商先进的质量管理体系,智能化的生产,以及全球领先的工艺,为Ecotec发动机提供了优秀的质量保证。如全球领先的供应商:博世,舍弗勒,博格华纳,电装,三菱,大陆,莱顿,法雷奥等。

  当然,完整的研发流程会花费很多时间,但是百年打造的流程研发的产品更让人信赖,这是汽车作为日常生活重要的交通工具来讲,最让人放心的地方,这也是我们看到一个品牌含金量的重要部分。

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