并行工程技术与客车车身的开发

作者：聊城大学 陈峥峰 冯明全    来源：AI《汽车制造业》

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 并行工程（concurrent engineering）是对产品开发及其相关过程（工艺过程、制造过程、质量控制等）进行并行一体化设计的一种系统化的工作模式。针对当今客车产品的定制化生产模式，在客车车身的开发过程中采用并行工程技术很有必要性。 并行工程站在产品设计、制造全过程的高度，打破传统组织结构带来的部门分割封闭的观念，强调参与者群体协同工作的效应，要求产品开发人员与其他相关人员一起工作。其实质是在产品的设计阶段就充分地预料到该产品在制造、装配、销售、使用、售后服务等环节的状况，发现可能存在的问题，及时地进行设计修改和优化。这是对开发组织模式的重大变革，它使产品开发方式由传统的串行变为并行，开发的组织管理模式从严格分工的部门协作转变为项目团队方式。 通过重构产品开发过程，使产品设计的早期阶段工程师就考虑到其后期发展的所有因素，以提高产品设计、制造的一次成功率，从而大大缩短产品开发周期、降低成本，增强企业的市场竞争能力。本文将着重探讨在客车车身开发中采用并行工程技术的必要性及其作用。 我国客车生产的趋势 从规模化生产到定制化生产是当今客车生产的趋势。首先，汽车行业的大批量生产首先产生于二十世纪的福特汽车公司，这种流水线的生产方式很快被其他行业所效仿。晚于轿车生产的客车生产厂家也普遍采用大批量生产的方式，它的优点是众所周知的，如降低成本、增加产量，满足更多客户的购车愿望等。 但是随着人们对客车产品要求的提高和某些个性化的需求，产品定制的份额逐年扩大，新产品的寿命逐年缩短。为适应市场的不断变化，一些大的客车主机厂家每年开发的新产品多达十几种，有时甚至几十种，其中以车身造型、结构等的变化为最多，个别订单还可能是单件，有些产品由于要求的交货期短而取消了样车的试制环节，这就使企业承担的风险越来越大。 因此，能够快速、及时为用户开发出高水平与高质量的客车产品，降低企业经营风险就显得尤为重要。将并行技术用于客车车身的开发中无疑将大大缩短开发周期，提高产品开发的一次成功率，从而提高产品的市场竞争力。 客车车身开发的并行模式 传统的客车车身的开发包括：整车的造型（CAS）及总布置设计（CAD）、结构设计（CAD）、车身工程分析（CAE）及工艺设计等，它们普遍采用串行开发模式（图1）。在串行开发模式下，其设计开发时序上没有重叠与反馈，即使反馈也是事后的反馈，这种开发模式，使各开发环节前后脱节，设计改动量大，产品开发周期长，成本高。 客车车身开发的并行模式（图2），是将时间上先后的设计过程转变为同时考虑和尽可能同时处理的过程的方式，如在产品的造型和总布置设计时，除总设计师和相关设计人员参与外，将有更多的其它部门的人员开始介入，根据项目的进展情况决定他们的参与程度。 同时车身的各分总成设计人员不是在造型确定和总布置完成后再开始自己的设计，而是项目开始就不断的与总设计师交流，及时吸纳设计思想并随时反馈相关意见，在适宜的阶段开始分总成的设计。车身结构工程分析（CAE）是现代车身设计不可或缺的重要一环，在串行设计模式下，该环节要在CAD设计最终完成后才开始建模分析，并随时反馈给结构设计人员，这样就增加了开发的周期。在并行开发模式下，车身结构工程分析人员利用共享设计平台跟踪结构设计的进度，随时建模并不断更新，基本可达到与结构设计同步完成的程度。在这一时期车身的工艺、工装设计也会同时开始，通过及时反馈工艺、工装设计的问题使车身设计中存在的工艺、工装等问题在设计完成时就得以解决，另外工艺、工装的技术准备和相应的生产准备也基本完成。这样车身开发的成功率和效率将大大提高。 并行开发的关键问题 客车车身并行开发模式的实施必须从管理和技术两方面进行突破，目前急需解决的关键问题有以下几方面： 1、改进开发流程，并将配套商、客户或销售员纳入设计开发体系中来。在产品开发的早期阶段，就能够充分考虑冲压件、玻璃钢件等车身覆盖件的可制造性和骨架结构的强度、刚度及车身的空气动力学等问题，从而能够尽量减少设计错误，提高设计质量；同时使得在设计时即考虑到加工、装配和工艺等问题，提高一次设计成功的可能性。 在造型及总布置方案设计和结构设计的一定阶段向工程分析、工艺设计等下级流程提前发布信息，一方面及时得到信息反馈，以提高工艺性、可加工性等，另一方面，由于工程分析和工艺部门提前介入，使得下级流程及时体会设计意图，同时可以在适当的时候进行工程分析、工艺或生产准备，实现工艺和工装的并行开发，精简设计过程。 此外，在设计之初就将配套商、客户或销售人员纳入设计开发体系，缩短配套件的开发周期，并及时反馈开发中的问题，通过随时听取客户或销售人员的建议可有效的避免设计开发中的反复。 2、针对具体的产品开发，组建相应的项目团队。产品开发由传统的部门制或专业组变成以产品为主线的多学科、跨各个职能部门的项目开发团队。根据项目的大小组建不同级别的项目团队，以某一车型开发为目标组建最高级别的项目团队，在该项目团队下可分解出若干个子项目，可依据实际情况再组建下一级的项目团队。 3、建立产品数据管理系统（如PDM系统）为框架的集成工作环境，建立资源分级别共享的网络信息平台。实现PDM系统下的CAD/CAE/CAM/CAPP等应用工具与其它管理工具的对接，以适应并行模式下的产品设计开发。并针对客车车身开发流程中存在的具体问题实现产品并行开发过程数据流程管理及变更过程管理，特别是完善产品数据动态管理和变更过程的规范化，以保证产品更改流程的及时性、准确性和规范性。 应用并行工程技术开发后的效果 1、与其他技术有效结合，提高设计质量，极大地减少了早期生产中的设计更改。 2、缩短产品投放市场的时间，和常规的产品设计相比，并行设计明显地加快了设计进程。 3、优化了设计过程，减少了工艺、工装设计的返工率，降低了设计、制造的成本。 4、保证了功能的实用性和客户个性化的需求，增强市场竞争能力。 结束语 将并行工程技术应用于客车的车身开发不仅是对先进技术的应用，更是一种组织模式的应用。应该从技术和管理两个方面加以重视，只有管理和组织好使用技术的主体——人，才能充分发挥并行工程这一模式的作用。因此，管理者对这一模式的推行显得尤为重要，甚至超过了技术问题的突破，另外，打破传统开发模式下形成的惯性也是必须要解决的问题。 (end)

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