汽车制造智能化规划探秘之模块化设计

  上期我们在“汽车制造的智能化规划之智能化工厂”（详见智造汽车1月10日文章）中探讨了如何建设智能化工厂的相关问题。实现汽车制造智能化，不仅要做好智能制造顶层设计、数字化工厂、智能化工厂方面的规划和实施，而且要做好智能制造的汽车产品和制造工艺的模块化规划，以便更好地满足用户群对产品日益多样化的需求，快速适应市场的变化和便于用户的个性化定制，降低新车型开发成本，缩短新车型的推出周期。本期将探秘：汽车制造智能化规划与模块化设计有什么关联呢？满足智能化制造的模块化设计包含哪些主要内容?如何开展汽车制造智能化的模块化设计？

 

一、汽车制造智能化规划与模块化设计有什么关联呢？

汽车的智能制造是离不开模块化设计的，表现在两个方面：一是要有面向智能制造的模块化产品设计，二是要有进行智能制造的模块化工艺设计。

一辆汽车是由许多通用模块和专用模块组成的，智能制造需要高的自动化制造水平和快速满足用户个性化定制选择，因此为了适应汽车智能制造，对模块化设计提出了更高的要求。

首先要对汽车产品中的相同和相似模块进行识别、分类、定义、规范，建立通用模块；其次要在此基础上对通用模块进行组合和变型，设计出低成本、高质量、快速地满足用户的多样性和个性化需求的定制产品；第三在生产制造过程中能够利用生产线上的自动化设备快速生产，以尽量少的工艺改造投资满足市场需求。

模块化设计是智能制造的技术要求，也是达成智能制造的一项重要前提。

 

二、满足智能化制造的模块化设计包含哪些主要内容?

汽车设计正在向架构设计转型，一系列的基础模块组成了一种汽车架构，根据不同模块的组装变化，一种架构可以发展出一系列的车型，由于新能源车、燃油车的不同及车型的复杂程度不一样，一辆整车大约由60—100个一级模块或200--300个二级模块组成。每个汽车公司对一级模块和二级模块的划分会有差异，目的就是为了增加模块的共用性、互换性，降低模块的开发成本及开发风险。满足智能化制造的模块化设计主要内容如下：

（1）  设计更多的通用模块，提高架构车型或平台车型的通用化率，降低开发和制造成本；

（2）  增加通用模块的变型种类，保持这种模块的通用接口，便于满足用户多样性的的个性化选择；

（3）  设计专用模块满足特殊用户的需求，同时尽可能考虑智能化制造的工艺要求；

（4）  整车电动化、智能化趋势对控制软件的需求越来越多样化复杂化，软件定义汽车的时代已经来临，因此各系统电控单元的硬件模块通用化、系列化，控制软件个性化，实现在线智能化加载个性化的操作及控制软件将成为趋势；

（5）  模块之间的连接接口标准化，与生产线上设备的接口尽可能共用化，增强模块的互换性，为智能制造、个性化定制建立基础；

（6）  设计柔性化的自动化、智能化生产线设备及工装夹具，建立模块化的装配单元、智能制造单元，满足多品种模块的装配要求，实现模块化生产。

三、如何开展汽车制造智能化的模块化设计？

第一，产品设计师和工艺设计师要一起识别并建立与汽车智能化制造有关的通用模块及专用模块清单，建立这些模块的标准化接口定义、共用的制造方法定义及设计边界定义等；譬如车身主定位孔的坐标及尺寸定义、前动力总成与车身连接的安装接口定义、副车架与车身的标准化接口定义、后桥总成与车身的固定接口定义、车轮分度圆定义、座椅与车身地板的标准化固定接口定义、全景天窗安装固定方法定义、动力电池固定螺栓规格定义等等。

第二，识别并建立与智能制造有关的用于产品模块化制造的设备及工装清单，梳理这些设备及工装在模块化制造中的柔性化、自动化、智能化需求，建立改造或新建的技术规范，用智能化生产的思想来设计模块化装配工艺，满足不同车型的通用模块、专用模块在线智能化生产。譬如：车身焊接机器人抓手、柔性焊接夹具、车身柔性吊具或台车、多功能底盘合装托盘、全景天窗自动化装配机械爪具、轮胎总成装配机器人的爪具系统和自动拧紧载具系统、动力电池合装托盘、各种液体加注设备的接口固定/加注头、前端模块夹具等等。

第三，需要建立满足智能化制造的模块化技术规范和标准：

Ø定义底盘总成与车身合装连接点的位置及连接的形式，如前托架、后桥、动力总成排气管、油箱总成、减震器总成在车身上的连接点的坐标、固定形式（螺栓/螺母、标准尺寸）等；

Ø定义其它内外总成零件与车身连接点的位置及连接的形式，如仪表板总成、座椅总成、天窗总成等；

Ø定义分总成之间的连接固定点形式，如转向机及横向稳定杆在前托架上固定、动力电池与车身之间的连接固定、空调及压缩机的固定等；

Ø规划各智能化模块与工艺设备的接口，如各种液体的加注口等；

Ø协调统一车型架构设计的主要模块共用的制造方法。

总之，在制定汽车制造智能化规划时，不能忘了与产品规划的协调，不能忽略产品模块化对智能制造的影响，要守住模块化智能制造的底线。

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