长安悦翔轿车(见图1)是长安公司第一个严格按照CA-PDS流程(长安汽车产品开发流程)进行设计开发的项目;项目前期通过大量的市场调研和J.D.POWER调研结果的分析,充分研究目标用户诉求、进行整车性能目标设定和分解,确定以造型、操作轻便、人性化和有竞争力的底盘性能为产品亮点和开发目标;研发过程中通过先期CAE分析验证、工装车性能匹配试验验证、工艺设计优化验证、市场标准客户评估、内销车小批量验证等方法,实现了悦翔轿车"好看、好开、好省油"的产品特征,并赢得市场高度认同。长安悦翔轿车具有以下技术特点和优势:

1、好看-运动、时尚、大气、稳重
悦翔造型设计由世界顶尖设计大师Dambrosio Luciano先生亲自主刀设计。造型设计之初,项目团队组织了大量市场调研工作,不断地把市场需求转化为造型元素,并反复应用效果图的方式多次进行调研、优化,最终打造了这一既有欧洲风情又具中国传统特色的产品。
2、好开-畅快驾驭,悦览精彩
1)卓越的平台性能:采用麦弗逊前独立悬架,扭梁式半独立后悬架;高刚性轻量化车身设计;全铝高效发动机;德国大陆ABS+EBD;韩国万都HPS转向系统,多路况自适应设计技术。
2)操纵轻便性:底盘系统在欧洲进行精密匹配调校,操纵轻便,静态转向力矩为4NM,离合操作力不足100N;亲和的人机操作界面。
3)主动与被动相结合的静音设计:采用液压悬置隔振技术,五门双密封结构设计,整车声学包装设计,车内怠速噪声仅为41分贝。
4)人性化BCM(Body Control Model)功能:具有跟随回家灯光,发动机启动防盗,车窗遥控开闭,灯光未关报警等功能。
3、省油-点滴油耗,悦行千里
1)高效率动力系统设计
采用塑料进气歧管, 燃烧分析优化,机车匹配调校优化,博世公司电喷控制系统。
2)良好空气动力学造型:
跑车造型风格,国际领先空气动力学设计,整车风阻系数0.304。
3)整车轻量化优化设计
车体结构轻量化设计,激光拼焊技术的应用,高强度轻质合金的合理利用。
4、总布置及人性化设计
具备较强的视野竞争优势,具备较强的进出方便性竞争优势,内部空间相对优势明显,灯光效果更远、更宽、更明亮 ,且具备更好的防雾效果,BCM达到中级车水平,如跟随回家灯光、变道闪光、车窗控制等,宽敞的行李储物空间,便捷人性的储物设计。
我们对精益研发的理解是:用更短的时间和更少的精力为用户创造更多的价值。为此需要充分运用现代信息技术支撑汽车产品开发,以缩短开发周期,提高产品附加值,降低成本。
1)"精益研发"的前提是"精准研发"
精准是精密、准确、可衡量的意思,即汽车研发过程的各个环节和各项工作要做到精准。研发目标要精准,能够准确反映用户的需要,试验、仿真分析、3D/2D数据、样车试制、数据管理、资源配置、过程控制等方面都要精准。要实现精准研发,必须有现代信息技术做支撑。
2)打造先进的产品开发流程是实现精益研发的关键
汽车产品开发是一个非常复杂的过程,涉及的内容和人员非常多,如何有效的管控整个开发过程,是汽车产品开发的关键。在现代信息技术的支撑下打造先进的汽车开发流程,有效协调各部门工作,减少不必要的产品工程变更,提高工作效率,以提高一次合格的开发质量,降低开发成本。
3)产品开发数据的有效管理是精益研发的支撑
汽车开发过程会产生海量数据,包括各种模型、试验数据、仿真数据、文档、报告、图纸等。产品开发过程实际上是不断产生研发数据的过程,是产品数据由粗放到精细的过程。因而,有效管理各种数据是产品研发的重要支撑。
汽车开发在很大程度上基于以往的的经验和数据,产品的优化和创新设计大多是在已有产品的基础上进行。运用信息技术对产品开发数据进行管理,促进数据积累和知识沉淀,对汽车产品精益研发非常重要。
4)从协同仿真到基于知识的仿真是未来发展的必然趋势
仿真分析涉及到大量的数学、力学和工程实际问题,对工程师的要求很高,掌握仿真分析技术,具备优化设计和创新设计能力,往往需要多年的学习和积累,限制了仿真分析技术的推广应用。如何让越来越多的设计工程师和性能开发工程师学会使用CAE软件分析工程问题是摆在我们面前的重要任务。知识与仿真结合,基于知识的仿真是未来仿真分析技术的主流。基于知识的仿真分析需要企业结合汽车行业实践、工程实际,将企业的经验、知识固化、封装起来,形成通用工具,使无经验的员工也可以使用。
目前常用的做法是仿真分析的标准化、规范化,包括分析流程的标准化,建模、分析评价、分析报告规范化,再就是在现有通用CAD/CAE软件基础上进行二次开发。
1、充分利用CA-PDS流程实现悦翔轿车开发过程的有效管理和高效协同
汽车产品开发过程复杂,涉及的技术内容多,部门多,人员多,且分散在不同的地域,如何实现产品开发过程的有效管理,实现高效协同是成功产品开发的关键。在悦翔轿车开发过程中严格按照CA-PDS(长安汽车产品开发流程)进行设计开发,通过CA-PDS将长安本部、长安欧洲、长安日本、供应商等紧密集成在一起,在CA-PDS的管控下,各部门和人员之间分工协作,避免大量的重复性的工作和不增值的环节,实现了产品研发效率。
2、运用产品数据管理系统PDM,实现研发信息、数据的有效集成
在悦翔轿车开发过程中,充分运用PDM系统把产品开发过程中所有与产品相关的信息数据和过程集成起来,包括3D数据、2D图纸、造型数据、CAE分析报告、试验报告、技术要求、设计变更、供应商数据等。一方面,建立了单一数据源,保证数据状态的一致性和准确性,信息和数据在项目组人员和部门之间的高度共享,消除了信息孤岛,另一方面,强化了数据管理和知识沉淀。
3、以协同仿真为基础,推动基于知识的仿真分析
经过十几年的发展,长安已建立的完整的汽车仿真分析技术体系,并汽车开发中积累了丰富的经验。在现代信息技术支撑下,在协同仿真的基础上,长安悦翔轿车开发推动和实施了基于知识的仿真分析的理念,主要体现在以下三个方面。
1)建立仿真分析流程
在CA-PDS框架下,在总结以往经验的基础上,优化了整车仿真分析流程,在整车仿真分析流程下建立了若干子流程。流程定义了在产品开发的各个阶段仿真分析的内容、输入/输出物、文件编制格式,各部门的职责等。在CAE性能开发流程的指导下,实现了仿真分析与产品开发的紧密结合,提高各相关部门及相互间配合之效率,实现了仿真分析的高效协同。
2)建立仿真分析规范和数据库
总结仿真分析经验,建立仿真分析规范,包括建模规范、分析评价规范、数据处理规范等。使没有分析经验的员工,按照仿真分析规范可进行标准化的仿真分析。
建立仿真分析数据库,包含设计、试验、分析、整车性能、总成、零部件特性和材料特性等所有与性能开发有关的数据,仿真分析数据库是现有车型仿真分析数据、测试数据的积累与总结,为新开发车提供结构及性能设计的范围限制,也是实现数据积累和知识沉淀的关键。
3)仿真分析的标准化
仿真分析流程使从产品概念设计、详细设计到量产阶段仿真分析内容和过程标准化,仿真分析规范使模型建立、仿真分析、评价标准、数据处理标准化,分析报告模板使仿真分析报告格式和内容标准化。仿真分析的标准化工作,大大提高了工作效率,极大地促进了数据积累和知识沉淀,同时推动了CAE技术在产品开发中的应用和普及。
4、在长安仿真分析流程的有效管控下进行仿真分析,实现无设计样车的开发流程,推动悦翔轿车的优化设计和创新设计
在悦翔轿车开发过程中大量应用了CAE仿真分析技术,包括车身结构分析、CFD分析、底盘性能分析、NVH性能分析、碰撞安全性分析、动力总成性能分析、总布置分析等。以前的开发流程包括杂合车、设计样车和工装车,通过仿真分析技术的应用,实现了悦翔轿车无设计样车的开发流程,缩短开发时间8个月,节省研发费用1000多万元。
1)利用车身结构仿真分析技术,巧妙地设计车身结构,合理地布置和使用高强度钢板,降低了车身重量,比市场上同级别车型车身重量轻30~40Kg。通过优化设计有效地均匀地传递了来自正碰、偏置碰及侧碰的能量,提高了整车的碰撞安全性。应用实例见图3、5、6和动画1~3。

2)CFD仿真分析与造型设计、总布置设计和车身设计紧密结合,在外形美观、时尚、大气的前提下,有效地降低了风阻系数和气动噪声,风阻系数只有0.3,风噪降低2.8db,语言清晰度提高了7.5%。应用实例见图7和动画5~7。

3)底盘性能仿真分析技术应用于底盘方案设计和底盘系统匹配调校,优化了悦翔轿车底盘布置。底盘分析技术的应用提高了悦翔轿车的操稳性、平顺性、转向性和制动性,为实现了"畅快驾驭"的开发目标做出了重要贡献,同时缩短了底盘匹配调校时间,底盘匹配调校时间由3轮减少到2轮,底盘匹配时间缩短2个月以上。应用实例见图4。

4)开展了从部件到系统,然后到整车全面NVH性能分析。通过仿真分析,提出了一百余项改进方案。通过优化改进,长安悦翔在怠速工况下的振动噪声水平全面达到了同级别的合资车的水平,整车NVH性能在国内同级别车中处于领先水平。应用实例见图5和动画4。

5)通过进气系统分析和燃烧分析优化,降低了进气阻力,提高了燃烧效率。应用实例见图7和动画8~10。
6)产品研发阶段运用道路谱疲劳分析技术,成功预测车身结构设计薄弱部位,并进行结构优化,满足耐久性能目标,顺利地通过了台架试验和道路试验验证,通过两年的市场检验,悦翔车结构耐久性能优越,品质良好。应用实例见图3。
7)在总布置阶段,进行充分的人机工程分析,优化总布置设计,使悦翔轿车在视野、上下车方便性和内部空间方面具有明显的优势(见图2)。

5、建立基于用户的产品力评估模型
建立基于用户的产品力评估模型,以用户需求为导向进行产品开发。 在悦翔轿车开发过程引入综合主观评价体系和客观评价指标体系,将用户需求转化为量化工程技术指标,并在产品研发全过程中对关键指标实施定量评估,使产品研发过程最大限度地体现用户需求。

在悦翔轿车开发的方案阶段,通过NVH性能、疲劳耐久性、风阻风噪、热管理、底盘性能、碰撞安全性、电磁兼容、动力性经济性等仿真分析,优化并提升了整车的性能、减少实验的次数、减小了后期的质量整改,使悦翔轿车开发周期缩短了8个月、节约了研发成本1000多万元。PDM系统的应用使悦翔轿车开发数据等到了有效管理,为产品开发提供一个并行化的协作环境。OA系统的应用,使长安本部、长安欧州、长安日本、部分供应商紧密地联系起来,使处于不同地域和不不同部门的人员可以协同工作。CAD软件的应用实现了设计的可视化和无图纸化,提升了工作效率。
重庆长安汽车股份有限公司隶属中国兵器工业集团总公司,旗下现有重庆、河北、江苏、江西4大国内产业基地,11个整车和2个发动机工厂。有福特、铃木、马自达等多个国际战略合作伙伴。经过多年发展和不懈努力,现已形成微车、轿车、客车、卡车、SUV、MPV等低中高档、多品种的产品谱系,拥有排量从0.8L到2.5L的发动机平台。
长安汽车始终坚持走自主创新之路,着力提升自主研发能力,建立了重庆、上海、北京、哈尔滨、江西、意大利都灵、日本横滨、英国诺丁汉、美国底特律"五国九地、各有侧重"的研发格局;拥有核心研发人员3000余人,优秀外籍专家70余人,国家"千人计划"10人,长安汽车综合研发实力位居中国汽车行业第一。
长安汽车始终坚持战略前瞻,大力发展节能与新能源汽车。中国第一台氢内燃机在长安成功点火;中国第一辆产业化混合动力轿车长安杰勋下线并上市;2009年,长安纯电动汽车奔奔mini下线,在新能源汽车的研发、产业化、示范运行方面,已走在全国前列。