劉葉鵬

（青島恒星科技學(xué)院，山東 青島 266100）

產(chǎn)品生命周期理論下新能源綠色汽車造型設(shè)計分析

劉葉鵬

（青島恒星科技學(xué)院，山東 青島 266100）

當(dāng)前，汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和使用數(shù)量的激增，給資源環(huán)境帶來了諸多負(fù)面影響。在此形勢下，新能源汽車的發(fā)展成為了應(yīng)對能源緊缺、緩解環(huán)保壓力的關(guān)鍵所在，而產(chǎn)品生命周期理論貫穿于所有產(chǎn)品的始終，提供了“模塊化”及“從搖籃到搖籃”等延長生命周期的設(shè)計方法，為新能源汽車提供了新的設(shè)計視角。

產(chǎn)品生命周期；新能源綠色汽車；造型設(shè)計

一、產(chǎn)品生命周期理論的概述

1.產(chǎn)品生命周期評價理論。一個產(chǎn)品從原材料采購、制造、加工、運輸、銷售、使用、維修至再循環(huán)利用或直接丟棄，這個過程即為產(chǎn)品的全生命周期，這其中每個環(huán)節(jié)都可能對周圍環(huán)境造成一定的影響，針對此進(jìn)行的辨識和量化評價即為產(chǎn)品生命周期的評價，其目的在于衡量資源的有效利用及對環(huán)境產(chǎn)生的影響，從而探尋改善環(huán)境的有效方法。產(chǎn)品生命周期評價作為一種特殊的環(huán)境管理工具，其最大的特點不是通過法律或是輿論的監(jiān)督來實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)管的目的，而是強調(diào)自主性，將環(huán)境因素融入了設(shè)計之初，對于促進(jìn)人、產(chǎn)品及環(huán)境的和諧發(fā)展具有重要的作用，其之所以能夠應(yīng)用到新能源綠色汽車造型設(shè)計中也是基于此種原因。

2.延長產(chǎn)品生命周期的設(shè)計方法。每個產(chǎn)品都有自己的生命周期，只是因為行業(yè)和產(chǎn)品的不同，生命周期存在長短的差異，產(chǎn)品設(shè)計者應(yīng)該充分認(rèn)識和把握自己所處行業(yè)產(chǎn)品的周期演變規(guī)律，從而前瞻性地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以最大限度地維持市場競爭優(yōu)勢。從產(chǎn)品生命周期曲線來看，其是產(chǎn)品的壽命周期，也即從某一產(chǎn)品投入市場開始直至被循環(huán)再利用或丟棄處理這個過程中產(chǎn)品在市場上的經(jīng)濟價值變化，從曲線變化可知，產(chǎn)品的生命周期是可以被延長的，這就給產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化提供了可能，產(chǎn)品設(shè)計者可以根據(jù)曲線觀測出產(chǎn)品處在生命周期的哪一個階段，并根據(jù)其具體特點采取相應(yīng)的策略延長產(chǎn)品在各個階段的生命周期，增強產(chǎn)品的競爭力，在實現(xiàn)資源最大化利用的同時，也降低了對環(huán)境的損害，具體的延長產(chǎn)品生命周期的設(shè)計方法有：

（1）模塊化設(shè)計。模塊是產(chǎn)品的子結(jié)構(gòu)，它與產(chǎn)品的功能要素之間存在對應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)品的模塊化設(shè)計，是在設(shè)計產(chǎn)品時，結(jié)合原材料屬性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及后續(xù)的使用功能、升級、維護、拆解、檢修、廢棄及再利用等要素，將產(chǎn)品劃分為不同的模塊單元，進(jìn)行分別優(yōu)化，延長產(chǎn)品各個階段的生命周期，甚至是在廢棄后都可以進(jìn)行再循環(huán)利用。模塊化設(shè)計，不僅可完成半成品的批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)規(guī)?；?yīng)，還可以根據(jù)用戶的個性化需求，將不同功能的模塊進(jìn)行組合配置，提升了產(chǎn)品對市場差異化需求的響應(yīng)能力，并可以優(yōu)化整個產(chǎn)品生命周期中的采購、物流、制造和服務(wù)資源調(diào)配。目前，小米和樂視就采用了模塊化設(shè)計，機頂盒部分可拆卸進(jìn)行單獨升級。與此同時，海爾和阿里巴巴聯(lián)合推出的第二代電視產(chǎn)品，也采用了模塊化的設(shè)計方法，將影音處理等非常成熟的部分固化下來，將處理應(yīng)用的CPU、GPU、引擎等硬件植入可升級的模塊中，為用戶個性化需求提供了支撐，在需要對軟硬件升級時，只需更換模塊即可實現(xiàn)，無須更換整機。從模塊化的這些優(yōu)勢來看，其更符合現(xiàn)代“定制經(jīng)濟”發(fā)展的需求，不僅降低了不必要的資源消耗，而且也減少了對環(huán)境的負(fù)面影響。

（2）“從搖籃至搖籃”的設(shè)計?！皬膿u籃至搖籃”的設(shè)計是由威廉·麥克唐納先生和邁克爾·布朗嘉特在《從搖籃到搖籃：循環(huán)經(jīng)濟設(shè)計之探索》中首次提出的觀點，其通過櫻桃生長模式的描述，闡述了世間萬物都是循環(huán)往復(fù)的，并將所有物質(zhì)都看成是“養(yǎng)分”，其要求在產(chǎn)品設(shè)計之初，就應(yīng)該充分考慮其在達(dá)到使用年限后，產(chǎn)品是否易于拆解、再循環(huán)利用等問題，并將原材料開采、產(chǎn)品制造和適用、循環(huán)利用所有環(huán)節(jié)中可能造成的環(huán)境沖擊納入考慮范圍，以最大限度實現(xiàn)零廢料、零污染，從而規(guī)避對資源環(huán)境的負(fù)面影響，打破傳統(tǒng)的“從搖籃到墳?zāi)埂钡陌l(fā)展模式。而且，如今，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)不再是停留在紙面上的空洞口號，產(chǎn)品的循環(huán)利用，從長遠(yuǎn)來看能夠獲取高額的回報率，且是企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的競爭優(yōu)勢，2003年福特汽車就曾經(jīng)設(shè)計了一款U型概念車，該車能夠根據(jù)人的需求進(jìn)行重新配置，內(nèi)飾是模塊化的，可以滿足更新和升級需求，外型靈動多變，采用電動可伸縮式車頂、后窗玻璃、尾門及行李箱，能夠讓車以封閉或敞開的狀態(tài)行駛，滿足了人們的不同駕駛體驗。同時，其采用聚酯這種技術(shù)營養(yǎng)物的纖維材料作為座椅、儀表板、內(nèi)飾及方向盤等的原材料，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的循環(huán)利用，不會對環(huán)境造成損害，雖然概念車尚未應(yīng)用到實踐，但卻是將“從搖籃至搖籃”的設(shè)計理念應(yīng)用到汽車產(chǎn)品設(shè)計中的最有效見證。

二、產(chǎn)品生命周期理論下新能源綠色汽車造型發(fā)展趨勢

1.新能源綠色汽車的界定。當(dāng)前，全球資源和環(huán)境面臨雙重的挑戰(zhàn)，汽車作為石油消耗和二氧化碳主要排放產(chǎn)業(yè)，需要進(jìn)行革命性的變革，國內(nèi)外許多汽車企業(yè)逐漸向新能源轉(zhuǎn)型。新能源汽車是采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。與傳統(tǒng)的能源型汽車相比，新能源汽車對于能源的依賴性降低，對環(huán)境的影響減弱。新能源綠色汽車造型設(shè)計是指在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)優(yōu)先考慮產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保性，要求產(chǎn)品易于維護與升級，不輕易做出廢棄處理，具有可拆解性和再循環(huán)性，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的回收利用，兼顧汽車的功能屬性和環(huán)境屬性，滿足用戶的實用性和審美性需求。

2.新能源綠色汽車造型的發(fā)展趨勢。目前，隨著動力技術(shù)的升級，新能源動力正在逐漸取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力成為汽車的主要動力源，并影響了汽車的整體造型。而且，不同的動力形式對于汽車的結(jié)構(gòu)和功能要求存在區(qū)別，對于車身的整體造型和布局也有不同程度的影響，但鑒于內(nèi)燃機車型、混合動力車型基本沿用了傳統(tǒng)能源形式的動力布局。為此，目前國內(nèi)新能源綠色汽車造型設(shè)計主要集中在電動車型上，其在總體布局上更具靈活性，趨向小型化和個性化發(fā)展方向，且更具交互性和科學(xué)性。

三、產(chǎn)品生命周期理論下新能源綠色汽車造型設(shè)計

1.新能源綠色汽車造型設(shè)計趨向靈活多變性。從產(chǎn)品生命周期理論來看，新能源汽車造型將集成功能性、便捷性及輕巧性于一體，不斷簡化內(nèi)部空間設(shè)計，延伸其利用空間，從而有效化解能源緊缺、環(huán)境壓力和交通擁堵等問題。但是，傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的布置形式根據(jù)功能的差異劃分為動力區(qū)和乘坐區(qū)域兩個區(qū)域，而且這兩個區(qū)域是有明顯界限劃分的，涇渭分明，即使是單車廂的造型也要為發(fā)動機的設(shè)置提供一個必要的空間，影響了車型的輕便性發(fā)展。而新能源綠色汽車將以新能源動力為支撐，尤其是對于電動力車型而言，輪邊電機的應(yīng)用從理論上已經(jīng)不需要額外設(shè)置一個動力艙，且即使未使用該種電機的新能源汽車，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機相比，其電動機的整體尺寸相對較小，所占空間較小，動力區(qū)域的空間得以釋放。同時，電力支撐的動力車型，其鋰離子電池組占據(jù)空間較小且擁有造型多變性，多置于車內(nèi)地板中央通道位置，由此，單車廂造型成為了可能。從產(chǎn)品生命周期來看，單車廂是最有利于空間最大化的造型設(shè)計，將改變傳統(tǒng)內(nèi)燃機架構(gòu)下動力艙和乘員艙分隔的狀態(tài)，破除了動力艙的空間限制性，使得單車廂的整體造型更加低矮和簡化，極大地擴展了內(nèi)部空間，并使得整車的風(fēng)阻系統(tǒng)降低到一個更小的范圍內(nèi)。

2.新能源綠色汽車造型設(shè)計凸顯輕量化和模塊化。隨著汽車功能的日漸豐富，需要搭載的設(shè)備逐漸增多，這給輕量化設(shè)計帶來了諸多困難，必須讓汽車本身實現(xiàn)輕量化，可通過優(yōu)化動力源、制造材料和結(jié)構(gòu)等方式達(dá)到輕量化。首先，讓汽車動力比重更為出色。目前，電動發(fā)動機的最大扭矩可以達(dá)到380牛米，整個電動車軸重113千克，能夠與多種車型機構(gòu)相匹配，動力系統(tǒng)只需要一塊鋰電池即可實現(xiàn)駕駛驅(qū)動，如此，便以降低燃油消耗的方式實現(xiàn)了汽車造型的輕量化發(fā)展，且因為采用了異步電動機，減少了對釹和鏑等稀土材料的依賴，降低了成本，減少了對環(huán)境的損害，契合了產(chǎn)品生命周期中環(huán)保性和循環(huán)性的要求，有助于實現(xiàn)“從搖籃至搖籃”的設(shè)計。其次，推進(jìn)多種材料并用。新能源汽車造型中可綜合應(yīng)用現(xiàn)代高科技鋼材、鋁質(zhì)材料、工業(yè)塑料和碳纖維等不同輕量化材料，并采用產(chǎn)品生命周期中的模塊化設(shè)計方法，在車輛縱梁、前后防撞梁、車輛A、B柱及車頂?shù)汝P(guān)鍵結(jié)構(gòu)必須應(yīng)用高強度的鋼材以支撐強大的沖擊并起到吸能作用，而翼子板和車門部門則可采用輕量化的鋁質(zhì)材料，這樣不僅便于改良和升級，而且降低了整車重量。再次，當(dāng)前汽車的生產(chǎn)和裝配日趨復(fù)雜，要控制車體重量，延伸使用周期，并滿足用戶個性化需求，提升市場差異化反應(yīng)能力，最佳的解決方案是模塊化設(shè)計，如奔馳的MFA平臺能夠衍生新A級、新B級及CVLA等多種新能源車型，其中的發(fā)動機、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等都進(jìn)行了模塊化設(shè)計，可以實現(xiàn)共享，并能夠靈活嫁接到不同的車型上，使得一款車型可以搭載更多新技術(shù)，提升了汽車的兼容性，縮短了汽車的生產(chǎn)周期，并控制了成本消耗，促進(jìn)了新能源綠色汽車造型的高質(zhì)輕量發(fā)展。

四、結(jié)語

目前，全球能源和環(huán)境均面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，節(jié)能減排成為了最緊迫的任務(wù)，而汽車作為石油消耗和二氧化碳排放大戶，對于資源環(huán)境的影響異常顯著，其低能耗、低排放的發(fā)展將直接影響節(jié)能環(huán)保的效能，但問題的關(guān)鍵是汽車新產(chǎn)品的更新速度快，這在很大程度上縮短了汽車的生命周期，也造成了資源、人力、物力的極大浪費。因此，需要引入產(chǎn)品生命周期理論來推進(jìn)新能源汽車的全新設(shè)計，其能夠使汽車產(chǎn)業(yè)從原材料采購、加工、生產(chǎn)、銷售、使用至回收利用等環(huán)節(jié)，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，從而解決傳統(tǒng)能源型汽車資源消耗高、環(huán)境影響大的問題，更好地對接“綠色性”和“可持續(xù)性”發(fā)展需求。

[1]宮婷.基于產(chǎn)品生命周期理論的新能源綠色汽車造型設(shè)計研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2015.

[2]盧媛媛.基于產(chǎn)品生命周期理論的手機質(zhì)量管理方法及其實證研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2014.

[3]王玉燕.基于產(chǎn)品生命周期理論的直銷型閉環(huán)供應(yīng)鏈的廣告策略與定價策略[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2014，(3)：388-396.

F407.471

A

1673-291X（2017）34-0044-02

2017-04-10

劉葉鵬（1964-），女，北京人，教授，從事車輛工程、機械制造工藝研究。

[責(zé)任編輯 吳高君]