2.5 汽车产品设计同步工程

同步工程（Simultaneous Engineering，SE）又称并行工程，是对汽车产品设计及其相关活动进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。同步工程起源于美国的20世纪80年代中期，同类商品竞争异常激烈，制造商们为了缩短产品开发周期，加快新产品迭代并占据市场份额，同步工程技术应运而生。同步工程是指对整个产品开发过程实施同步、一体化设计，促使开发者始终考虑从概念形成直到用后处置整个产品生命周期内所有因素（包括质量、成本、进度和用户要求）的一种系列方法。同步工程是把目前大多数按阶段进行的跨部门的工作尽可能地设置为同步作业。

同步工程具有同步性、约束性、协调性和一致性等特点。同步性是指在产品开发的各个子过程尽可能同步进行，例如，整车总布置草图细化工作与初始造型效果图设计是可以同步开展的，制造工程也已根据整车基本车型定位参数开始对现有工装、设备的通用化进行分析。造型意图的实现过程是造型设计与工程可行性分析不断碰撞交流的过程，本书从第3章到第9章会就整车开发各个领域在同步工程开发中的职责和作用进行详细的描述。同步工程主要是根据造型设计的各个阶段进行同步的工程可行性分析，尽量减少造型工作的反复，确保后期的结构设计与前期的造型设计良好衔接。

在产品开发过程中，为缩短开发周期，各专业领域的工作开展必须应用同步工程及多方论证的原则。项目计划中的各项工作均要按关键里程碑事件节点进行倒排，并识别关键路径，在此基础上合理分配资源，不断优化计划，缩短开发周期。对关键路径上的各项工作，要加强实施过程的监督和管理。图2-17所示为某车型整车结构集成开发中的主要同步工程开发案例。

下面介绍几个同步工程中重要的专业领域所参与的案例。造型设计是非常重要的环节，人们对汽车的审美已经从最初的功能性需求逐渐转变为向艺术和文化方向发展，越来越多的人要求外观设计要具有个性化，然而造型设计的周期往往由于主机厂加快产品迭代升级的需求被严重压缩，同样，工程可行性分析的周期也十分紧张，这就需要在造型和工程同步开发的前提下提升工程输入的准确性和同步工程分析能力和效率。

造型设计不是天马行空的想象和信手拈来的发挥，而是涉及美学、动力学、材料学、工艺学等多学科领域的知识，是在某些特定的工程约束条件下的创意表现。也就是说，一个成功的造型设计离不开前期准确的工程输入。前期工程输入包括总布置图、典型断面和特定区域限制等。总布置图主要是通过竞争车型对标、项目输入、市场定位和法规要求等来确定的，包括影响外部造型整体边界的整车尺寸、轴距、轮距、前后悬长度、接近角、离去角、最小离地间隙等，另外，影响内饰设计的工程输入包括视野、前后门乘降方便性、头部空间、座椅硬点、行李舱容积及其开口离地高度等要求。造型根据总布置图设计整车的比例姿态和特征线面，也就是最初的造型效果图。典型断面是指具有特殊要求的工程技术要求，用于指导造型开发和零件设计。典型断面中包括零件的空间位置、尺寸、结构等内容，整车的常见典型断面数量有100多个。典型断面的收集整理工作通常由整车集成部门负责，原则是车身系统先行，其他系统以车身为基准，在应用时参考车身的基准线整体进行调整和控制。特定区域限制通常是指受限于人机、法规及零部件安装要求等的一些典型断面或区域，通常将限制面或实体数据等限制模型提供给造型设计师，用于辅助造型设计，避免不必要的重复工作。

DTS（Dimensional Technical Specification，尺寸技术规范）的设计开发工作贯穿整个产品开发过程，是与造型、总布置、产品开发、制造工程等部门不断讨论、校核与优化的过程。其中，尺寸部门通过DTS与产品和造型部门进行沟通和讨论。但一般情况下DTS并不直接用于指导造型CAS面的详细设计，这是因为由于测量方法的不同，尺寸部门要求的DTS值不一定能够被造型工程师完全理解。因此，最佳的方式是DTS目标通过三维数据主断面间接输出给造型工程师，而三维数据主断面在正式输出前则由尺寸工程师详细审核并与工程部门握手。在一个完整的产品开发周期内，各个部门的输出物需严格遵循相应的时间和质量要求，其工作流程如图2-18所示。

DTS设计时尺寸工程师会基于工程三维数模、基础公差表、焊接流程图、基准点系统（Reference Point System，RPS）文件及总装工艺文件等进行零件基准和装配工艺的模型搭建，进行不断的虚拟装配工艺验证，并借助三维数据主断面间接输出给造型设计师。尺寸验证是CAS设计过程中不可缺少的工程可行性校核环节，该内容将在第6章进行详细的讲解。

在造型设计和工程造车阶段，都需要进行静态感知质量同步管控。静态感知质量对消费者第一印象的影响是决定性的。因此从造型效果图的制作开始，就要进行静态感知质量的评审工作。在包括造型效果图、CAS面初版数据、内外油泥模型、CAS面终版数据、内外硬质模型、A面数据及色彩材质实物模型在内的每一个阶段完成前进行静态感知质量评审，发现可能或已经存在的静态感知质量问题，与各专业工程师沟通解决方案，在造型阶段消除影响静态感知质量的造型特征和结构，然后才能冻结设计或数据，保证此阶段满足当前的静态感知质量要求。同样，在每一个阶段装车（EP、PPV、PP和P）完成后，应选取装配工艺良好的一台试装车，按照评价表进行整车静态感知质量评价。由于静态感知质量目标无法分解到试生产的每个阶段，需要对此阶段的评价结果进行预估。预估方式为对不达标的评价项给出解决方案，预估改进后能够达到的分数，然后重新进行计算和分析，保证产品的最终状态能够满足目标要求。随着试制车的状态不断接近量产车，其问题数量应逐渐减少，分数逐渐升高直到达成目标。有关静态感知质量的控制技术具体详见第7章的内容。

在大多数情况下，许多设计可以是安全的设计，但其中只有一个是最佳设计，不仅安全，而且在满足所有标准方面也是最好的。在目前的设计过程中，整车多学科优化是性能、重量的一种协同优化的手段。整车的结构性能包括NVH、碰撞安全、刚强度等。通常的分析优化过程都是按不同学科单独进行的，然后再验证优化方案对其他性能的影响。多学科优化可以同时考察各项性能，并可以将整车重量作为设计目标，在满足各项性能的基础上进行最优化的轻量化设计。关于整车多学科优化有不同的优化策略，这涉及软硬件资源、性能要求、项目开发周期等各方面的影响。

在不同的阶段也需要不同的轻量化策略，为实现整车轻量化目标，需要通过流程将整车轻量化规范化。在预研阶段侧重轻量化顶层设计，需要对整车重量、整车安全星级定义、整车动力、经济性定义、整车NVH性能进行多纬度交叉评估。在方案阶段，前期侧重基于成本-重量的平衡，在后期侧重基于整车结构的细化，需要基于性能-成本-重量的平衡进行选择，该平衡主要集中在子系统，但同时不能忽略子系统的关联性。在设计验证阶段，重点在于轻量化方案的细化论证实施，基于结构、性能、技术成熟度、供应商体系等，有部分轻量化方案难以实施。图2-19所示为整车轻量化在不同阶段同步开展的工作内容。关于轻量化技术的具体阐述详见第8章。