整車架構開發流程研究

叢 浩Cong Hao

整車架構開發流程研究

叢 浩
Cong Hao

（北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300）

大眾MQB(Modular Querbaukasten，橫置發動機模塊化平臺)是目前最新的汽車架構開發體系，MQB架構通過帶寬變化衍生不同的車型，包括SUV、MPV、轎車等。通過架構的應用，提升模塊和零部件的通用化水平，降低研發成本和零部件成本，縮短項目開發周期，實現收益最大化。對于架構開發管控，車企建立整車架構開發流程十分必要，整車架構開發流程闡述了架構開發業務全過程管理，是對整車架構開發過程的規范性描述，是整車架構開發管理活動的依據。

平臺；架構；策略；流程

0 引 言

整車架構隨先導項目開發，架構、模塊同步完成開發和驗證。整車架構開發的標準流程規定了整車架構形成的全過程，從架構立項研究到架構發布，旨在明確整車架構開發項目中各相關人員的職責和工作范圍，并明確架構開發過程中各里程碑的關系及節點所需提交的交付物，確保整車架構開發正常有序進行。架構開發團隊負責架構件的開發和管理，整車項目團隊負責非架構件的開發和管理。架構件在不同平臺、不同整車項目間可共享，實現零部件通用化，在保證產品差異化競爭力的同時，降低投資費用和零部件成本、縮短開發周期、提升產品質量，實現收益最大化。

借鑒通用、大眾整車架構開發經驗[1]，建立面向客戶需求為主線的開發流程，指導開發團隊進行項目策劃、業務協同、過程管控和交付管理，統一和規范各業務開發工作，并通過持續優化保持其先進性和適用性。

1 整車架構開發策略研究

1.1 能源規劃

在多元化市場需求下，產品規劃在架構開發初期尤為重要，首先需要確定整車架構的能源規劃。基于市場的需求和企業自身的產品型譜、技術型譜規劃，確定新能源架構的類別，如BEV（Electric Vehicle，純電動汽車）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，插電式混合動力汽車）等。新能源規劃對架構的結構以及物理、性能帶寬有重要的影響，以大眾MQB（Modular Querbaukasten，橫置發動機模塊化平臺）架構為例[2]，MQB架構的能源規劃對動力電池的兼容較差，需要基于MQB架構開發MEB（Modular Electrification Toolkit，模塊化電氣化工具套件）架構；所以規劃必須優先確定[3]，其中品牌決定架構車型相應的上車體形式，性能決定架構車型相應的續航里程、安全等要素，尺寸決定架構車型相應的空間、級別等。

1.2 核心零部件規劃

基于產品規劃，需要進一步確定核心零部件規劃。明確動力電池、驅動電機、減速器、高壓附件等控制、結構開發策略。

核心零部件是否能自主生產，或者核心供應商是否能給予支持，是支撐新能源架構開發的關鍵，其中動力電池的設計尤為重要。

1.3 平臺選擇

目前大多數自主品牌采用以傳統燃油車平臺為基礎進行平臺改進，開發新能源車型，大量的更改不可避免地導致在空間、造型及離地間隙方面做出讓步。部分企業開發全新的純電平臺，基于純電平臺開發的新能源車型，具備更優的輕量化設計、更大的續航里程、更優的內部空間、更好的NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪聲、振動與聲振粗糙度）體驗。

基于公司的能源規劃、性能規劃、品牌規劃、技術前瞻性規劃、技術型譜等，選擇架構策略及平臺開發模式[4-5]。

2 整車架構開發流程研究

2.1 架構開發啟動

根據公司戰略和技術型譜規劃，將產品需求集成為架構開發需求，對架構進行初步概念分析，識別潛在的機遇和競爭力，明確架構開發的必要性和可行性，完成架構框架初始化工作，批準正式啟動架構開發。

2.1.1 建立架構開發組織機構

設計開發過程中，工程團隊及市場的需求會存在矛盾點，這時需要建立功能塊，進行架構設計的平衡，并統籌考慮各方需求。功能塊可以是機構（產品中心）或者TFT(Task Force Team ，專責小組)工作組，是在工程和市場之間的中立角色，完成各架構方案的取舍，確定架構開發策略。通過市場及工程團隊確定的開發目標，基于多維度評價方法，確定每個目標銷售區域市場和產品關鍵要素的優先級，明確架構下產品的定位，平衡架構開發矛盾，確定架構開發框架。組織機構框架示例如圖1所示。

2.1.2 明確架構定義及目標

架構框架明確后，需要確定整車架構初始定義，制定架構的初始范圍及工程策略。架構開發初期主要工作是型譜和產品規劃，這部分工作由戰略規劃、市場部和商品企劃部承擔。隨著架構的開發，團隊層級逐漸上升，人員范圍逐漸擴大。在這個階段工程部門需要明確法規策略、動力總成策略、初步的競品對標策略、性能定位策略、產品開發經驗教訓等，確定架構開發定義。

圖1 架構開發組織機構

策略目標的確定主要途徑是對標，但對標的信息不足以支撐最終的策略確定，所以在架構開發前期要組織幾輪試乘試駕，參加的人員主要是公司高層和領域專家，明確架構的策略及架構方向，確定主觀性能開發策略。

主觀性能定位明確后，工程開發團隊根據架構競品的定義，進行有針對性的競品車拆解和分析，以支持架構目標定義。通過拆解分析，確定架構的載荷路徑、截面、沿用關系、設計理念等。這部分工作，需要有經驗的專業團隊和專家主持，需要大量底盤調教、底盤設計、CAE仿真分析、道路測試和主觀評價人員。

2.2 確定架構策略

根據設定的架構開發方向，對架構方案進行初步平衡，完成初版架構方案。同時批準架構性能定義，明確架構的策略意圖和開發目標，發布初版架構開發策略[6]。

2.2.1 制定架構工程策略

確定架構定義及目標后，需要制定詳細的工程策略，大致分4個方面：

第一，在架構開發初期確定初步的戰略尺寸帶寬，在架構開發初期不可能確定細節尺寸，因此需要制定戰略尺寸，對應規劃型譜的帶寬范圍，工程團隊通過架構斷面完成戰略尺寸分析；

第二，對架構內模塊進行初步的參數定義，以及關鍵子系統模塊設計策略的規劃；

第三，對特殊車型，如MPV，需要在架構初期單獨設計第3排座椅、平地板、后地板等主要架構方案；

第四，對物理及性能的定位分析，基于現有資源和可獲取資源完成數據分析，初步建立解決方案數據庫。

2.2.2 制定架構型譜

工程策略確定的過程中，架構型譜策略是重點，架構型譜根據架構的4個主要特質來設計。包含發動機的布置位置及驅動形式、軸距及輪距等關鍵尺寸帶寬、車身承載形式、上車體設計理念及地板高度。

根據戰略規劃，結合架構分析結果優化技術型譜，市場再通過技術型譜提出更詳細的產品規劃，確定車輛級別定義、架構尺寸。

架構車型承載級別的決定因素，是架構的特性而不是車輛的級別或者某一車輛的工程分析結果，比如雖然有些車型屬于C級車，但是由B級架構承載設計，這是綜合考慮了性能、成本、制造等方面的因素。

2.2.3 架構斷面

架構斷面設計是架構開發前期架構尺寸的主要體現方式，是物理帶寬的控制方法。架構斷面體現了各架構件的布置方案，基本確定局部區域帶寬。

架構斷面主要目的是控制關鍵尺寸及子系統布置方案，包含架構件的接口設計、子系統的概念設計、性能設計、造型設計等。

2.2.4 尺寸帶寬

架構尺寸通過戰略尺寸、重要尺寸、細節尺寸逐步細化出來，工程策略確定的過程中，戰略尺寸帶寬是重要指標。

首先整車架構型譜規劃確定了車型矩陣，車型矩陣和市場定位確定了架構內外部尺寸目標，基于工程分析，確定架構的尺寸帶寬也就是戰略尺寸。

根據戰略帶寬，可以初步分析架構尺寸的工程可行性，以及架構尺寸對造型的支持度和造型方向的選擇。

2.2.5 性能帶寬

架構開發策略確定后，需要進行性能帶寬分析，確定架構模塊的集成狀態。基于架構尺寸及性能的約束確定架構零部件的選型，此階段各模塊已有初步的分析過程數據，可以進行相應的評估。

架構拓撲路徑設計是確定性能帶寬的重點，架構拓撲路徑開發是模塊開發的基礎，需要在架構開發初期明確設計目標，確定性能級別并預留架構空間。比如小偏置碰撞、扭轉剛度、NVH、車身空腔結構、底盤硬點規劃、安全策略、車身能量管理策略、車身力的傳遞路徑、載荷過渡區結構、穩定區域、側碰、潰縮空間等。

2.2.6 制造策略

架構開發策略確定后，需要確定制造策略、制造基地的規劃，要明確到架構方案內，其中帶寬的設計關系到生產線匹配，需要詳細論證。雖然MQB架構是模塊化設計策略，但車型本身之間差異比較大，尺寸柔性區間也比較大，MQB架構的制造策略是安裝工藝共用的生產架構，不局限于某一個工廠。對于產銷量相對較少的國內車企，建議以生產基地為基礎，制定相應的制造策略。

2.3 架構方案批準

根據初版架構開發策略完成工程方案論證，批準并發布終版架構策略及附屬方案，同時發布架構件TG0（Time Goal 0，概念時間節點）數據，與架構主導的整車先導項目并行開發。

此階段主要工作是衍生車型的具體細化分析與論證。在這個節點需要批準整車拓撲結構方案、技術型譜、系統零部件架構解決方案、架構衍生策略方案、架構成本策略等。

需要特別注意全球車型的概念，全球車企通過架構策略調整工程方案，決策全球車型及國內市場的差異化設計。如果主機廠有海外車型同步開發計劃，全球車架構需要提前考慮。

2.4 架構發布

發布最終版架構開發策略及方案后，完成架構開發收尾工作。此節點根據先導項目驗證情況，通過虛擬分析及試驗論證，完善架構件設計，發布架構件TG1（Time Goal 1，造型時間節點）數據，確認架構完成開發，對架構開發回顧總結。

3 項目開發與架構開發的關系研究

3.1 項目管理與架構管理的關系

所有的項目開發都要在架構團隊框架下進行。架構件需要架構團隊進行管控，項目團隊更偏重于上車體和內外飾的管控。

架構開發的零部件大部分具有長周期性，需要盡早確定，而上車體和內外飾開發周期相對較短。架構管理是多車型、跨車型的開發管理，項目管理主要是單一車型的管理，項目管理需要在架構框架下開展工作。架構管理需要實現最優的成本控制，因此有些車型需要妥協讓步，這就需要項目組的配合。

3.2 項目管理與架構管理的組織形式

架構總師指導項目組及專業總工開展工作，架構總師對模塊、架構負責，向決策層匯報。

架構開發組織機構，應充分發揮架構管理組織和職能的管理作用，負責架構的研究、規劃和開發管理。

3.3 架構開發與項目開發的關系

架構的預留部分是核心，不能輕易變更。如果有新一代架構開發或者大范圍的架構更改，需要以架構開發團隊為核心，按流程確定架構方案后，以第一臺架構車型開發為節點引入項目開發。如果是在已有架構帶寬內的小范圍修改，直接按項目組形式開發，確定項目目標并進行工程分析。架構開發流程如圖2所示。

圖2 架構開發流程

4 結 論

整個架構開發過程和項目開發不是先后關系，而是在架構策略節點同步啟動項目。技術團隊和組織機構需要支持整車架構開發，并且建立子系統專家團隊，完成整車架構的開發策略并實施。

架構的開發需要一定的發展性，一個架構的周期是5～8年，需要充分考慮可遇見性的升級，以及架構升級帶來的影響，例如底盤系統的電子化、智能座艙、自動駕駛等。

所以工程開發能力是架構開發的基礎，國內主機廠需要全面提升研發能力，結合自身特點和資源，制定符合本公司的架構開發策略。

[1]蔡洪明，李躍武，樂志國，等. 汽車平臺及通用化研發模式探索[J]. 汽車工程師，2011（1）：15-18.

[2]陳平，余傳海，王琪棟，等. 汽車模塊化平臺戰略分析[J]. 汽車工程師，2017（9）：15-17，24.

[3]杜淮林. 淺談車型架構的規劃方法[J]. 上海汽車，2010（5）：28-31.

[4]陳偉泉，陳楊. 基于整車架構的汽車開發技術研究[J]. 北京汽車，2011（5）：31-35.

[5]劉華，吳珩曉，張亞萍，等. 淺析汽車平臺演進與模塊化戰略[J]. 上海汽車，2014（12）：31-40.

[6]陳虹. 上汽自主品牌產品開發的架構策略[J]. 汽車工程，2010（6）：461-465.

2020-08-17

U462

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2020.06.006

1002-4581（2020）06-0024-04