工程车总布置设计发展研究

1、工程车整车产品及总布置设计发展趋势研究技术中心整车所马东炜2013年12月27日BFDA | 1前言 整车所在过去的10年中，在工程车的总布置设计中，秉承以合规设计为中心，以紧密联系市场和开拓创新总布置设计为基础，为欧曼工程车的生产、销售、服务能力的提升起到了良好的技术基础作用。 展望未来，市场竞争越来越趋向技术化、专业化、信息化，要求总布置工作要站在更高的高度上来推动整体设计能力的发展，广义知识驱动的集成总布置设计成为工程车总布置未来发展研究方向。 车型主管承担着上通下达的职能，所有设计思想的贯彻都需要由车型主管的沟通能力和执行力来推动，车型主管能力建设对整车设计非常重要。 BFDA | 2

2、目录第一部分：自卸汽车总布置发展研究第一部分：自卸汽车总布置发展研究1、总布置设计概述2、知识集成设计概述（KBE）3、精益总布置1、广义知识库2、初步精益总布置KBE和三维协同总布置第二部分：完成总布置升级的技术准备工作第二部分：完成总布置升级的技术准备工作3、车型主管能力建设4、总布置设计发展框架BFDA | 31、总布置概述第一部分：自卸汽车总布置发展研究第一部分：自卸汽车总布置发展研究天：天行健，自强不息人人地：地势坤，厚德载物用户及市场需求用户、营销、产品管理系统设计人员设计基础、平台、模块化、工艺、产能、成本沟通天地阴阳众人沟通天地阴阳众人总布置设计，使市场需求总布置设计，使市场需

3、求和产品和谐统一的过程和产品和谐统一的过程巫：楚語古者民之精爽不携二者，而又能齐肃中正，其知能上下比义其知能上下比义，其圣能光远宣朗，其明能光照之，其聪能听彻之，如是则神明降之。整车产品总布置：集成市场需求、性能设计、结构设计、产品平台、工艺产能、成本重量控制等知识；沟通市场、生产和各系统设计工程师，控制整车设计遵循设计输入要求，协调各系统同步设计，使设计的整车产品与市场需求、生产工艺和谐统一的过程。沟通执行力执行力设计输入沟通贯彻总布置设计过程知识集成BFDA | 42、知识集成设计概述（KBE）1）、知识集成设计思想（KBE）(Knowledge Based Engineering),知识

4、集成设计即基于知识的工程,其基本思想对汽车领域内各种专家知识进行总结升华，形成规则化的广义知识库，并将广义知识库规范的应用到在总布置设计中。2）、知识集成设计概念KBE是对领域专家知识的继承、集成、创新和管理,将广义知识库、CAD、CAE等技术进行有机集成,建立表示和处理知识的产品模型,并通过知识驱动和繁衍,对工程问题提供最佳解决方案的集成处理技术。第一部分：自卸汽车总布置发展研究第一部分：自卸汽车总布置发展研究BFDA | 5项目项目传统总布置传统总布置KBE总布置总布置知识结构简单、非规范，以个人设计经验为主的知识结构完整的、规范的、升华的广义知识库（包括性能集成、合规、服务、标杆研究、工

5、况、产能、成本控制、重量控制等知识库）设计方法1、独立的二维布置图2、设计计算3、简单三维设计4、经验指导的设计验证1、基于三维驱动的二维总布置图2、基于广义知识库进行规范的设计计算3、三维协同设计4、基于广义知识库驱动的规范验证5、总布置硬点设计流程优点：流程简单，易掌握，缺点：缺乏积累，多技术人员重复工作； 人员技能依赖性高，人员流失造成知 识流失。 不易在设计早期发现问题 设计效率低优点：以知识积累为基础，避免重复工作 设计可靠性高、设计验证充分 设计效率高 人员技能依赖性低 在设计的早期发现问题 有助于设计创新缺点：需长期知识积累和规范化工作支持 设计流程再造支持设计方向逆向为主、正向

6、为辅，市场主导设计知识驱动设计，设计引领市场第一部分：自卸汽车总布置发展研究第一部分：自卸汽车总布置发展研究3）、知识集成设计和传统设计对比（1）：精益总布置的发展原因a：成本压力大：市场成熟，企业成本压力大b：人力资源不足：成熟资深设计人员，养不熟，留不住c：开发任务要求急：行业新技术发展快，排放和国际接轨快市场对新产品的需求大。产品开发阶段锁定了70-80%的产品成本3、精益总布置概述（2）：精益总布置定义精益总布置根据消灭浪费，创造财富的精益设计思想创造了相应的信息化设计管理平台，根据精益5原则-价值、价值流、流动、拉、尽善尽美，提供了一种可靠的质量功能展开(qualityfunctio

7、ndevelopment，QFD)方法，能将客户意见和质量要求转化、细化为具体研发项目的技术、功能指标，实现“以客户为中心的”研发。（3）、精益总布置思想的五个原则Lean thinking精益思想精益思想Value 价值价值站在客户的立场上Value Stream 价值流价值流从设计输入到输出过程的一切活动Flow 流动流动象开发的河流一样通畅流动Demand Pull 需求拉动需求拉动按需求设计Perfect 完美完美不断改进降低成本，降低成本， 改善质量，改善质量， 缩短周期缩短周期（4）、精益总布置的目标：消灭浪费（不增值的动作）序号序号设计中可以缩减浪费的方面设计中可以缩减浪费的方面

8、比例比例数据源数据源1寻找信息，等待实验结果导致的停工期33%UG、AT Kearney 对汽车厂商的考察2多余的设计文件与产品原型样机3产品部件设计知识使用不足18%4过度设计用户不需要的功能和能力需求8%5早期设计流程中的验证错误16%6导致生产缺陷的不良设计15%7规划和策划不足造成的认证和验证样车过多10%福田戴姆勒设计过程考察8设计人员变化和工作能力不足造成的零部件重复设计20%9市场规划能力低造成的未销售设计车型过多20%10对用户需求的未识别、过度识别造成的设计缺陷20%11对卖点和轻量化的过分追求造成的设计缺陷30%“人们很容易看到生产中的浪费，却很难看到（设计）工程中的浪费人

9、们很容易看到生产中的浪费，却很难看到（设计）工程中的浪费”Don Runkle, Vice Chairman , 德尔福 Automotive（5）、精益总布置思想给企业的价值减少设计时间、把精力应用到有效创造价值的工作减少设计时间、把精力应用到有效创造价值的工作减少试制样车、认证样车装车量减少试制样车、认证样车装车量减少设计缺陷减少设计缺陷消除重复设计消除重复设计减少与工作有关的工作减少与工作有关的工作The amount of human effort, time, space, tools, and inventories can typically be cut in half ver

10、y quickly, and steady progress can be maintained from this point onward to cut inputs in half again within a few years. -精益思想, Womack & Jones精益总布置精益总布置精益精益PLM减少产品开发流程中的浪费与不增值的动减少产品开发流程中的浪费与不增值的动作，创造价值作，创造价值1、管理层：流程管理3、工具层：CAD/CAE/CAM/KBE一体化平台 广义知识库 项目项目责任部门责任部门作用作用产品规划管理产品规划部精益总布置设计设计输入产品数据管理 产品

11、管理部初步总布置策划产品管理部基于知识集成的总布置整车所、专用车所精益总布置执行2、基础层：（6）、精益总布置设计的实现建立在以PLM为基础的精益总布置 是企业信息化解决方案的重要组成部分，与ERP等其他流程相比，精益总布置具有创造价值（开源）特点。供应链固定资产设计链智力资本精益总布置-创新(创造价值)采购生产运作(降低成本) PLM SRM CRM ERP产品客户计划供应商（7）、精益总布置的特点和整体架构BFDA | 12第一部分：自卸汽车总布置发展研究第一部分：自卸汽车总布置发展研究4、总布置设计发展框架BFDA | 13目录第一部分：自卸汽车总布置发展研究第一部分：自卸汽车总布置发展

12、研究1、总布置设计概述2、知识集成设计概述（KBE）3、精益总布置1、广义知识库2、初步精益总布置KBE和三维协同总布置第二部分：完成总布置升级的技术准备工作第二部分：完成总布置升级的技术准备工作3、车型主管能力建设4、总布置设计发展框架BFDA | 14第二部分：完成总布置升级的技术准备工作第二部分：完成总布置升级的技术准备工作1、广义知识库1.1总布置广义知识库系统 广义知识库系统是面向知识集成总布置设计而建立的的信息处理、管理、存储系统，是具有知识获取、知识表达和知识利用功能的复合数据库系统，是将代表事实的数据和代表抽象的知识结合起来，把常规数据处理能力与基于知识的处理能力结合起来形成的

13、广义的知识库系统。规范库数据库知识库模块知识市场需求使用工况用户类型市场调研标杆状况实验信息市场信息模块资源数据库市场信息数据库验证信息数据库PLM标杆信息数据库路谱模块控制规范设计规范法律、法规标准工艺审核规范设计流程规范设计输入规范虚拟验证规范不规则不精确语义解释不稳定规则精准规范解释稳定 广义知识库广义知识库第二部分：基于知识集成设计的总布置能力建设第二部分：基于知识集成设计的总布置能力建设1、广义知识库1.2广义知识库应用知识应用知识表达知识获取 总布置设计是一个完成汽车工程设计为目的，全价值链信息集成的过程；基于KBE的设计最终要将需要的全价值链信息和知识集成到设计方案上，并进一步反

14、映在实体建模上，将三维协同CAD实体建模技术、总布置硬点设计与知识库集成是实现知识集成总布置的前提。1、广义知识库 为了广义知识库建设，技术中心在2012年期开展了规范编制、标准法规研究工作，主要工作如下：知识库知识库完成情况完成情况应用情况应用情况标准法规解读1、国内基本完成2、海外法规逐步开始解读应用规范编制完成52个设计规范编制应用模块化资源库模块化资源库各部门都有基础，研究规范化控制应用各设计人员自用价值工程标杆研究价值工程标杆研究完成主要竞争对手现有车型的数据录入有限使用调研报告尚未列入价值工程共享知识库一次性使用试制总结、实验报告尚未列入价值工程共享知识库一次性使用市场问题反馈和解

15、决方案尚未列入价值工程共享知识库一次性使用1.3、广义知识库建设1、广义知识库1.4、广义知识库应用-标杆状态应用序号 名称部位（见下图）尺寸（mm）东风天锦欧曼3系1车身前围最外端到后围的距离a197019502保险杠最外端到前围最外端的距离b401103进气管到车身后围最外端的距离c1702604货箱前立柱到车身后围最外端的距离d1602805高位进气管到车身后围最外端距离e1201606空滤器到前轮后挡泥板的距离f301007货箱前立柱的厚度g701008副水箱最外端面到后围最外端的距离h/2009 9货箱货箱长度长度m m675067506500650010货箱后板厚度n404011整

16、车长度(b+a+d+g+m+n),L90308980关于3系4X2平板车，用户市场对货箱长度比较敏感，欧曼配装货箱最大长度为6.5米。东风天锦、解放赛龙标杆产品配装货箱长度为6.75米，因总布置紧凑合理，不超整车最大长度9米限值要求，占有明显的市场优势。拥有这些标杆信息后，应用到总布置中，就可以改进设计出不低于标杆性能的车型。欧曼状态东风状态1、广义知识库1.5、广义知识库应用-进气系统防水项目项目解放解放J6东风天龙东风天龙奔驰奔驰欧曼欧曼进气口进气道中下部说明1、进气口向后下方倾斜2、下部设计分水区1、进气口向后下方倾斜2、下部设计分水区1、进气口向后下方倾斜2、中部设计分水区1、进气口朝

17、外2、没有设计分水区对一汽J6、二汽天龙等标杆产品高位进气系统外型及内部结构进行剖析对比，以获取可借鉴的地方，在总布置时要求系统采用防水设计，提高整车设计性能。2、初步精益总布置三维协同总布置2.1、三维协同总布置设计 核心: 在整车三维设计开发过程中，通过IT技术保障所有参与的设计工程师能在广义知识库支持下、在同一个系统中按照相同的规范开展三维设计工作，进而实现彼此间的数据共享和信息交互集成工作。 本质: 应用知识库和三维数据进行三维总布置设计业务的过程管理系统，通过这个系统促进三维设计业务的普及，和实现三维设计应用的深化，集成个专业知识，使三维设计业务能贯穿于整个产品开发过程中。 业务（产

18、品开发业务）工具(CATIA+VisMockup)系统(PLM)流程(标准、规范、制度)广义知识库应用同步管线总布置设计已开展零部件功能集成设计已开展零部件数字化验证已开展数字化工艺验证未开展整车风洞、流场数字验证已开始流场研究整车承载、振动场数字验证开始和北理工合作开展振动研究可支持为何CAD的重用如此困难? 我们在哪里受骗了？我们在哪里受骗了？我不知它是如何产生的我不知它是如何产生的我去年做的，想不起来我去年做的，想不起来 当时如何做的当时如何做的我重新创建一个，比慢我重新创建一个，比慢慢整理出来，还更快慢整理出来，还更快设计师上个月离职了设计师上个月离职了我发现一个更好的模型，我发现一个

19、更好的模型，怎么办？怎么办？我以前设计过类似的，我以前设计过类似的， 但但我把它放哪里了？我把它放哪里了？?参数化参数化 CAD 建模建模快速重用快速重用CAD模型模型我们的愿景是我们的愿景是快捷重用快捷重用CAD模型模型参数化建模的愿景与承诺是：良好定义的模型，可以快捷地改变，在后续相关设计中重复使用。这就要求我们在一个成熟的三维协同设计标准指导下进行的三维协同设计。整车级三维整车级三维BOM 在线设计在线设计离散、孤立的三维数模管理转变为单一的、集离散、孤立的三维数模管理转变为单一的、集成的、共享的，用户可实时获取最新的数据。成的、共享的，用户可实时获取最新的数据。整车三维整车三维BOM模

20、板模板已有的整车已有的整车三维三维BOM统一的零件统一的零件资源库资源库高实时性提高接口高实时性提高接口设计质量和能力设计质量和能力加载整车三维BOM到CATIA设计修改双向实时同步CATIA集成环境集成环境下自顶向下设计下自顶向下设计2、三维协同总布置2.2、三维协同管线总布置 在整车总布置开发过程中，引入独立的三维管线总布置，与总布置同时由专业管线室统一进行全三维同步设计，进行规范的管路、线路集成校核，避免分散的、孤立设计所造成的管线干涉或布置不规范现象发生。 传统管线设计特点传统管线设计特点孤立、局部设计独自进行设计过程无沟通系统知识支持个人经验设计三维协同管线设计特点三维协同管线设计特

21、点整体设计同步进行设计过程同步协调广义知识库支持规范化设计支持简述和特点2、三维协同总布置2.3、零部件功能集成设计出于整车轻量化和布置紧凑的需要，跨系统零部件集成设计成为趋势，不仅可以减少成本，还可以减少安装空间，为整车轻量化和降成本做出贡献，还可以使整车更为美观协调。单零件设计单零件设计孤立、局部设计独自进行设计过程无沟通各系统互相干涉布置松散成本成倍增加占用空间大零部件拥挤零部件功能集成设零部件功能集成设计计整体设计同步进行设计过程同步协调各系统无干涉布置紧凑成本低占用空间小整车美观、协调管线支架脚踏支架安装孔前板簧前支架发动机前悬置安装孔转向机支架安装孔冷却模块安装孔前横梁支架驾驶室前

22、悬置支座集成3、车型主管能力建设 基于知识的集成总布置设计需要，要求车型主管熟练应用广义知识库，对设计输入的可行性具有判断能力，对确定的方案具有坚定的执行力：营销需求车型主管总布置验证沟通能力系统工程师执行1、空滤器防雨设计2、3系4*2货箱尺寸6.75米3、9系自卸底盘后悬1.35米4、310PS6*2自卸车轻量化设计5、提高自卸车的通过性1、空滤器防雨设计 改进气道、防雨格栅2、3系4*2货箱尺寸6.75米 改进前保险杠 进气系统随型设计3、提高自卸车的通过性 提高油箱、电瓶箱、水箱、排气消声器离地高度1、9系自卸底盘后悬1.00米2、310PS 6*2自卸车非轻量化设计1、空滤器防雨设计

23、 改进进气道、防雨格栅2、3系4*2货箱尺寸6.75米 改进前保险杠 进气系统随型设计3、提高自卸车的通过性 提高油箱、电瓶箱、水箱、排气消声器离地高度输入反馈方案可行1、9系自卸底盘后悬1.00米2、310PS 6*2自卸车非轻量化设计贯彻贯彻知识集成应用知识集成应用3.1、车型主管知识集成应用3、车型主管能力建设 为了做好总布置工作， 整车所非常重视理解沟通能力、创新执行能力和知识集成能力能力的培养，这些能力需要在实践中锻炼，也需要整车所主动的引导和要求，使车型主管能使市场需求、设计规范、设计能力、工艺能充分的结合，设计出具有竞争力的车型：3.2、车型主管三种能力培养知识集成智慧理解、沟通和理解、沟通