顧晨磊， 李睫， 王蓉， 趙廷香， 彭穎， 蔡宇琳

(1.泛亞汽車技術(shù)中心有限公司， 上海 200120；2.延鋒安道拓方德電機(jī)有限公司， 浙江 麗水 323000)

隨著中國汽車產(chǎn)業(yè)前十多年的迅猛發(fā)展和近兩年的略微滑坡，汽車產(chǎn)業(yè)的競爭日益激烈甚至趨向白熱化。為更快、更高效地?fù)屨计囀袌龇蓊~，各主機(jī)廠在新概念推廣、新技術(shù)使用、新車型開發(fā)和迭代上紛紛快馬加鞭、各顯神通，快速且高效地推出一款又一款極富競爭力的車型。在各品牌車型快速開發(fā)上市的同時(shí)，能否對(duì)汽車開發(fā)及制造成本、性能提升、售后維修及保養(yǎng)服務(wù)等進(jìn)行全面考慮和兼顧并找到最佳平衡點(diǎn)，成為衡量一個(gè)主機(jī)廠產(chǎn)品研發(fā)能力的關(guān)鍵要素之一。

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)的汽車文化日益精進(jìn)，車主們對(duì)汽車也越來越了解，對(duì)用車體驗(yàn)的要求水漲船高。他們不再僅考慮車輛的駕乘性能及油耗數(shù)據(jù)，還會(huì)衡量汽車及其零件的維修便利性和維修成本。針對(duì)整車開發(fā)中汽車維修性開發(fā)和設(shè)計(jì)，該文從介紹汽車維修性和虛擬評(píng)審技術(shù)入手，結(jié)合實(shí)際，分析虛擬評(píng)審技術(shù)在汽車維修性開發(fā)中的應(yīng)用。

1 什么是汽車維修性

汽車維修性一般是指汽車在出現(xiàn)故障時(shí)，能在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按照規(guī)定且簡便的維修方法、維修程序和操作步驟，使用規(guī)定且合適的維修零部件，達(dá)到或恢復(fù)規(guī)定功能的能力。一套完整且實(shí)用的汽車維修性設(shè)計(jì)，需同時(shí)滿足兩方面的需求：一是合適且準(zhǔn)確的維修零件或維修部件，即什么時(shí)候該用最細(xì)分的散件進(jìn)行維修，什么情況下又該用組合部件進(jìn)行替代，這取決于主機(jī)廠在車輛和零部件開發(fā)過程中制定的維修策略和零部件釋放策略，這是一個(gè)成熟的主機(jī)廠的售后開發(fā)能力和經(jīng)驗(yàn)積累最直觀的體現(xiàn)。它不僅需考慮拆裝每個(gè)零部件的技術(shù)要求和4S店實(shí)際操作的可行性，還需綜合考慮維修工時(shí)、零件更換成本、專業(yè)工具等費(fèi)用及主機(jī)廠零部件的倉儲(chǔ)、物流、供應(yīng)商產(chǎn)能等方面的影響。二是便捷有效的維修或保養(yǎng)方式。售后維修不同于原廠產(chǎn)線裝配，在沒有原廠高精度的工裝及檢測(cè)設(shè)備，且零部件拆裝工序不可能完全借鑒生產(chǎn)工序的情況下，如何使用最常規(guī)、最順手的工具，通過最簡潔、最有效的操作步驟，在不影響車輛其他零件或系統(tǒng)的情況下完成汽車的常規(guī)保養(yǎng)、零部件維修或更換非常重要。而要做到這一點(diǎn)，需要在整車先期開發(fā)過程中既要考慮車輛各子系統(tǒng)或零部件之間的尺寸配合、空間布置和車輛裝配工藝，還需在每個(gè)評(píng)審的節(jié)點(diǎn)對(duì)車輛各子系統(tǒng)甚至各子零件的維修性進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)審，并在后期進(jìn)行相應(yīng)實(shí)車驗(yàn)證以保證其準(zhǔn)確性。

2 什么是虛擬評(píng)審技術(shù)

一般來說，虛擬評(píng)審技術(shù)可理解為通過按比例構(gòu)建的整車數(shù)?；蚋鞴潭ê贸叽缱鴺?biāo)的零部件數(shù)模，在車輛開發(fā)過程中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，由不同系統(tǒng)工程師對(duì)車輛的各系統(tǒng)布置、車輛空間、安裝工藝及拆裝維修等方面進(jìn)行可行性分析和研究，發(fā)現(xiàn)問題、上報(bào)問題并討論解決或進(jìn)行利弊權(quán)衡后擇優(yōu)設(shè)計(jì)的一門學(xué)科。虛擬評(píng)審可作為維修性評(píng)審的重要手段，它有別于實(shí)車評(píng)審或驗(yàn)證，可在整車開發(fā)項(xiàng)目初期就開始進(jìn)行，從而在設(shè)計(jì)定型、模具準(zhǔn)備及樣車試制之前更早地發(fā)現(xiàn)新開發(fā)車型存在的問題并解決問題或加以優(yōu)化，更早且更顯著地降低設(shè)計(jì)更改成本，縮短設(shè)計(jì)更改周期甚至整車開發(fā)周期。而隨著整車開發(fā)項(xiàng)目的推進(jìn)，各虛擬評(píng)審節(jié)點(diǎn)的時(shí)間跨度相應(yīng)加長，虛擬評(píng)審的頻率會(huì)逐漸降低；同時(shí)試驗(yàn)樣車的實(shí)車驗(yàn)證則慢慢增多，與虛擬評(píng)審相輔相成，存異求同，相互驗(yàn)證。

3 如何在汽車維修性開發(fā)中應(yīng)用虛擬評(píng)審技術(shù)

3.1 應(yīng)用概述

通過了解虛擬評(píng)審技術(shù)的概念和作用，不難發(fā)現(xiàn)，虛擬評(píng)審技術(shù)是貫穿在整車開發(fā)過程中用以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的重要方法。如何才能在汽車維修性開發(fā)中更好地使用虛擬評(píng)審技術(shù)，需要做到以下兩點(diǎn)：1) 熟悉維修性開發(fā)的要求和基本準(zhǔn)則，包括各子系統(tǒng)或零部件在拆裝時(shí)是否需要專門工具進(jìn)行拆裝、拆裝時(shí)是否存在空間干涉及是否需要增加無謂且費(fèi)時(shí)的操作步驟。如部分特殊尺寸或安裝工藝的緊固件在拆裝時(shí)的工具要求和工具空間，部分長尺寸緊固件在拆裝時(shí)的退出空間及某些零部件的拆裝路徑是否合理、是否需先拆裝其他不相干的零件等。這需要將靜態(tài)評(píng)審和動(dòng)態(tài)模擬相結(jié)合進(jìn)行分析，通過靜態(tài)評(píng)審測(cè)量各零部件的尺寸干涉和空間預(yù)留及拆裝步驟的簡便和合理性，通過動(dòng)態(tài)模擬評(píng)估部分困難零部件的拆裝路徑，從而判斷其維修便利性甚至可行性。2) 對(duì)車輛零部件的易損情況、易損原因、歷史報(bào)修率、更換工時(shí)及所需耗費(fèi)零部件(含緊固件)的成本進(jìn)行分析，然后上報(bào)問題及相應(yīng)分析數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際開發(fā)進(jìn)程，選擇最合理、最有優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)方案來保證項(xiàng)目的繼續(xù)進(jìn)行。下面通過實(shí)例講解如何使用虛擬評(píng)審技術(shù)并結(jié)合分析數(shù)據(jù)和實(shí)際情況來解決或優(yōu)化汽車維修性問題。

3.2 案例一

如圖1(a)所示，某車型在開發(fā)早期某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維修性虛擬評(píng)審時(shí)發(fā)現(xiàn)，初始設(shè)計(jì)的懸架支架固定螺栓平行分布于副車架上方且從上往下進(jìn)行緊固，驅(qū)動(dòng)單元、轉(zhuǎn)向機(jī)和副車架及懸架支架的結(jié)構(gòu)布置非常緊湊，產(chǎn)線安裝時(shí)，先安裝支架和驅(qū)動(dòng)單元等零件，最后安裝副車架，基本沒有影響。但在售后維修時(shí)，該緊固螺栓的拆裝非常困難，導(dǎo)致副車架與驅(qū)動(dòng)單元無法直接分離，如果下沉副車架就需要連帶驅(qū)動(dòng)單元一起，不僅大大增加了相關(guān)底盤零部件的維修成本，還會(huì)給用戶造成不好的維修體驗(yàn)。

圖1 某車型副車架懸置支架固定螺栓設(shè)計(jì)優(yōu)化前后對(duì)比

副車架通過懸置支架來支撐整車驅(qū)動(dòng)單元，轉(zhuǎn)向機(jī)和穩(wěn)定桿等幾個(gè)底盤零部件都固定在副車架上，下沉副車架本身是轉(zhuǎn)向機(jī)和穩(wěn)定桿維修中的常規(guī)步驟。但是如果需要帶著驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起下沉，則會(huì)增加不小的額外維修工時(shí)。假設(shè)轉(zhuǎn)向機(jī)、穩(wěn)定桿和副車架損壞率均為1/(1 000 輛)，那么車輛維修中副車架實(shí)際需要下沉的概率相當(dāng)于其總和，即3/(1 000輛)。根據(jù)常見維修工序和流程，假設(shè)帶著驅(qū)動(dòng)單元一起下沉副車架會(huì)額外增加約3個(gè)工時(shí)，每工時(shí)的費(fèi)用為200元，如果車主的轉(zhuǎn)向機(jī)、前穩(wěn)定桿或副車架在質(zhì)保期外出現(xiàn)故障，則車主將要多花費(fèi)約600元維修工時(shí)費(fèi)。假設(shè)該車預(yù)計(jì)銷量為200 000 輛，則主機(jī)廠在3年內(nèi)因?yàn)樵摿慵乃髻r而增加的額外支出為600×3/1 000×200 000=360 000元，折合每臺(tái)車多增加開發(fā)成本360 000/200 000=1.8元。

因此，建議提請(qǐng)項(xiàng)目組進(jìn)行充分討論和研究，在既滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能要求、又不影響整車裝配工藝的前提下，調(diào)整副車架懸置支架固定螺栓的朝向設(shè)計(jì)，將該螺栓從副車架上方調(diào)整到副車架下方，保證售后維修時(shí)有足夠的空間進(jìn)行螺栓拆裝，從而在下沉副車架之前順利斷開它與驅(qū)動(dòng)單元的連接[見圖1(b)]。

3.3 案例二

某新車型在開發(fā)過程中借用現(xiàn)有某成熟車型的后懸架設(shè)計(jì)，但為了滿足新車型增加離地高度的設(shè)計(jì)需求，也為了提升新車型的駕乘體驗(yàn)，項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)適當(dāng)降低后減振彈簧的剛度并增加后減振彈簧長度。在前期維修性虛擬評(píng)審時(shí)發(fā)現(xiàn)，基于當(dāng)前的空間布置和設(shè)計(jì)，后減振彈簧在售后維修時(shí)會(huì)存在較大的拆裝難度。可參考的解決方案有3種：方案一為修改后懸架設(shè)計(jì)，通過調(diào)整后彈簧長度等實(shí)現(xiàn)其拆裝簡便性；方案二為保持當(dāng)前設(shè)計(jì)狀態(tài)，在售后維修時(shí)先下沉整個(gè)后懸架，再拆裝后彈簧[見圖2(a)]；方案三為保持當(dāng)前設(shè)計(jì)，在松開后減振器緊固螺栓后使用輔助工具進(jìn)行彈簧拆裝[見圖2(b)]。

圖2 某車型后減振彈簧的兩種拆裝方法

考慮到項(xiàng)目規(guī)劃及開發(fā)周期和成本的限制，方案一很難實(shí)現(xiàn)，故對(duì)方案二和方案三進(jìn)行對(duì)比分析。后減振彈簧作為一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)件，產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足全生命周期且故障率較低。假設(shè)后減振彈簧報(bào)修率為0.01/(1 000輛)，該車型預(yù)計(jì)總銷量為200 000輛。若選擇方案二(下沉后車架后拆裝后減振彈簧)，假設(shè)每臺(tái)車需增加額外的緊固件成本約20元且多耗費(fèi)1個(gè)維修工時(shí)，每個(gè)工時(shí)的費(fèi)用為200元，則主機(jī)廠在質(zhì)保期內(nèi)因該零件自然損壞而增加的索賠成本總計(jì)約440元，折合每臺(tái)車多增加開發(fā)成本0.002 2元左右。若后減振彈簧在質(zhì)保期外出現(xiàn)故障，車主需多花費(fèi)約220元維修費(fèi)。如果選擇方案三(松開后減振器后用壓縮工具拆裝后彈簧)，雖然維修性設(shè)計(jì)通常要求售后維修時(shí)不使用不相關(guān)工具，但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多維修站在減振彈簧更換中會(huì)使用類似的壓裝工具以提高工作效率，且很多同類工具已成為各維修站的常備工具之一。就算某些維修站未使用過該工具，也僅需額外花費(fèi)約100元一次性購買即可。相比于常規(guī)后減振彈簧拆裝步驟，方案三幾乎不需要增加額外的維修工時(shí)和零件成本，且對(duì)整車的開發(fā)設(shè)計(jì)和成本無任何影響(見表1)。綜合項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間限制及開發(fā)成本，雖然方案二和方案三所增加的額外維修成本都非常低，但方案三更有利于提升車主的用車體驗(yàn)，故建議優(yōu)先選擇方案三。

表1 某車型后減振彈簧兩種拆裝方法維修和索賠成本對(duì)比

4 結(jié)語

綜上所述，一個(gè)成熟的車企在完整的汽車開發(fā)流程中，在各節(jié)點(diǎn)都會(huì)擁有一套成熟且嚴(yán)謹(jǐn)甚至嚴(yán)苛的虛擬評(píng)審體系。車輛的維修性虛擬評(píng)審作為汽車開發(fā)中不可缺失的一部分，在整車開發(fā)過程中起著舉足輕重的作用。在每個(gè)開發(fā)節(jié)點(diǎn)，維修技術(shù)開發(fā)工程師都必須基于維修性設(shè)計(jì)要求，對(duì)現(xiàn)有整車或零部件數(shù)模進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和分析，以確保在整車開發(fā)過程中每個(gè)子系統(tǒng)的維修性設(shè)計(jì)要求都被充分考慮，每個(gè)維修性問題都能被發(fā)現(xiàn)并找到最優(yōu)解決方案。做好虛擬評(píng)審不僅需要借鑒固定的維修性設(shè)計(jì)要求、評(píng)審規(guī)則、模板或流程，還需要在發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的前提下，理論結(jié)合實(shí)際，與各職能部門或項(xiàng)目組進(jìn)行綜合全面的權(quán)衡、分析和考量之后作出方案選擇，從而更優(yōu)地保證項(xiàng)目的開發(fā)周期，更多地節(jié)約項(xiàng)目開發(fā)成本，更好地提升客戶用車體驗(yàn)。