在汽车开发之初就考虑到结构、功能、工艺和制造等方面的模块化设计,不仅能实现技术风险最小、成本控制最佳和质量标准更高的综合目标,还能更好地满足用户的个性化定制要求,实现更高效率和规模的设计和生产。
为了应对市场的激烈竞争,汽车制造商普遍会基于同平台推出轿车、SUV和MPV等3款以上车型,为此汽车总装生产线需要具备多车型混线能力、可扩展柔性化工艺技术等特点。但在实现产品多样化和提高市场竞争力的同时,也出现了总装线过长、零部件种类和数量过多以及物流配送困难等问题。目前解决该问题最有效的方法是模块化技术的运用,可以有效降低汽车总装工艺的复杂性、缩短研发及制造周期并且提高零部件标准化及通用化。模块化技术在研发制造成本、生产效率、产品质量和制造管理等多方面发挥着显著作用。
模块化技术
汽车模块化生产主要是将通用模块或使用标准化接口连接的子系统组装成一个完整的产品。通过把各个子系统分成不同的模块进行设计和生产,从而把不同车型的众多零部件进行标准化生产,同时可以灵活地搭载其他新技术。带来的好处是使低级别车型的生产标准可以向高级别看齐,尽可能多地共享零部件技术,高级别车型在保证品质的同时制造成本又更具竞争优势。模块化最核心的部分在于可以根据自身产品规划和定位与未来发展方向进行特定的匹配和调整。
目前的模块化技术有两种方向性的发展趋势。一种是随着车联网的多媒体信息及电子控制系统的需求,出现以电子控制单元(ECU)集成和标准化趋势,ECU群的“标准件”功能成为各车型通用的模块,将各种功能细分的ECU整合起来,实现一个全车范围内的电子控制系统模块化,比如传动控制、车身控制、安全控制、驾驶辅助控制、动态底盘控制系统和多媒体移动互联网服务等标准系统为单位进行模块化大集成。另一种是以欧美汽车品牌为主流,以产品多功能结构与各种零部件相互关系集成为复杂体系的大总成模块化,实现多车型混线生产要求及产线的可扩展性和柔性化。
汽车总装模块化
汽车总装模块化生产可以显著缩短生产线长度、降低总装工艺复杂性、缩小工厂规模并减少生产设备投资金额,使企业自身只需专注核心竞争力;模块化的生产提高了汽车企业通用件的标准化,做到了模块内部分零部件的通用化,降低了开发成本。同时,零部件供应商也可以直接参与到产品设计的同步开发中,缩短了产品开发周期,提升了研发实力。目前的总装模块化主要由前端、车门、底盘模、顶棚、油箱、IP和车轮等模块化组成
以底盘模块化为例:
(1)底盘模块化将常规的前悬模块、后悬模块、动力系统、排气管总成、油箱总成、下车体附件及冷却模块等集成在底盘模块上,形成底盘模块一体化,非常适合自动化装配。即使在新能源车型上,也形成电动机系统、电池包和电动机控制器等三联电系统集成在底盘模块化适应自动化装配。
(2)作为承托整个底盘模块化的柔性化合车托盘在实现高效装配过程中起着非常重要的作用。柔性化合车托盘主要由托盘底座、前托盘、中托盘和后托盘4部分构成,柔性化组合满足不同车型的支撑定位及合车装配需要。前托盘的作用是完成前副车架、发动机和变速器等前悬架总成的支撑定位;中托盘的作用是完成油液管路、排气管、操纵机构及驱传动轴等下车体附件的支撑定位;后托盘的作用是完成后驱模块和油箱等后悬架总成的支撑定位。
(3)底盘模块化(见图4)解决了下车体人机装配性差、产线长度需缩短和底盘系统装配困难等问题;同时适合采用自动化设备进行装配,配合机器人及自动拧紧设备,提高产品质量和柔性化生产能力。
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模块化技术的运用提高了汽车总装工艺的柔性,在设备柔性、工艺柔性、制造柔性和产线扩展柔性等方面具有优势,显著提高了多车型混线生产能力。
模块化技术的应用降低了总装工艺复杂性,简化了装配工艺关系。在激烈的市场竞争格局下,具有质量、价格和标准化优势的独立供应商更容易进入汽车制造商的全球采购体系,他们不仅能提供高质量和低价格的产品,还具备全球生产供应能力、高效的项目管理技能和强大的研发实力。
总之,在汽车开发之初就考虑到结构、功能、工艺和制造等方面的模块化设计,不仅能实现技术风险最小、成本控制最佳和质量标准更高的综合目标,还能更好地满足用户的个性化定制要求,实现更高效率和规模的设计和生产。