1.1 汽車產品的正向開發

1.1.1 汽車產品的正向開發過程

一般來說，從決定新產品開發意向開始到產品可以在市場上銷售的整個過程稱為產品開發。汽車產品開發、生產、銷售、使用等各個領域，是一個巨大而復雜的系統工程。一款全新汽車產品的正向開發、生產和銷售過程要經歷產品企劃、整車屬性指標定義、造型、產品設計與驗證、供應商確定與采購、樣件和樣車的制造與試驗驗證、產品公告及認證、生產設備的制造、安裝與調試、規模化生產、銷售和售后服務等各種活動。一個全新設計或基于自身平臺部分更新設計的產品開發稱為產品的正向開發設計，通常這個過程需要的時間在12～48個月之間。

1.1.2 汽車產品的整車屬性

汽車是一種全球擁有量巨大、銷售范圍較廣、存在時間較長的復雜機電商品。它作為一種交通和運載工具，具有載人、載貨、長時間和長距離行駛的功能屬性；作為一種個人使用的商品，需要具有容易使用、安全、方便、舒適、美觀、經濟、可靠和耐用等各種特征屬性；作為企業大規模工業化生產的產品，要求具有經濟性、生產連續和一致性、質量保障等屬性；它同時也會影響到社會與環境，因此國家或政府針對汽車產品制定了各種法規或標準，以確保其健康、節能、環境保護等社會屬性。汽車產品的使用者、生產企業和政府管理部門對汽車產品的眾多要求，構成了汽車的整體通用特性，這被稱為汽車產品的整車屬性。它表述了汽車使用者、生產企業、政府或社會關注的汽車通用特性或總體指標。

汽車企業對汽車的整車屬性的定義和分類大體類似。本書將汽車產品的整車屬性歸納為以下15類。

1.造型和感知質量

造型是指汽車整體形狀或風格及顏色搭配，是給客戶的第一個感觀印象。除了整體造型之外，汽車外表、內飾的精細程度及制造質量也是客戶對所關注車型的第一感性認識，稱為靜態感知質量。它包括視覺、觸覺、聽覺、嗅覺以及乘坐舒適性與方便性感受。

2.功能與配置

汽車需要滿足市場或顧客需要的各種功能要求，以及車輛結構配置、動力性配置、功能配置、智能網聯配置、舒適性配置、檔次性配置等用戶關心的車輛基本配置要求。

3.總布置

汽車的總布置主要包括平臺架構、機械布置和人機工程。平臺架構是在架構原則的指引下，通過各種公用模塊來搭建具有不同屬性特征的平臺。機械布置是指汽車內部各個功能系統的空間分配和尺寸制定的設計約束，即將構成整車的各個系統通過優化平衡的方案整合到一起的過程。人機工程則是從人的生理和心理特點出發，研究人、機、環境相互關系的設計與布置。

4.溫度適應性能

汽車的使用環境可以從冰天雪地到烈日炎炎。汽車產品必須能夠在這些溫度下正常工作，并且為乘員提供舒適的環境條件。汽車的溫度管理涉及所有與溫度相關的性能，包括空調系統、車輛的熱管理、除霜化冰和車輛在低溫下的冷起動性能等。

首先，汽車給乘員提供的空間是一個封閉的空間。車內的環境溫度調節對于乘員乘坐的舒適性至關重要。空調是提供車內暖風和降溫的系統。空調系統的性能是車輛溫度管理的一個重要方面。車輛的熱管理還包括發動機艙內部的熱平衡和熱防護，要確保車輛在各種極端溫度和駕駛條件下的各種水溫或油液溫度在正常工作范圍；要保證熱源周圍的零部件滿足熱防護的要求，不會出現因高溫而失效或者性能下降。汽車在低溫或冰雪條件下的除霜化冰是汽車使用的基本保障功能之一。在極冷條件下，車輛的冷起動性能也是車輛的重要性能之一。這些性能都屬于溫度適應性特征范疇。

5.電子電器性能

汽車的電子電器設備包括燈光、車輛信息顯示、人機交互界面（Human-Machine-Interface，HMI）和娛樂系統。電子電器性能包括在極限條件下（如過載）電子電器設備的性能、電器系統零部件抗電磁輻射干擾能力（電磁兼容性），以保證汽車的電子電器設備不會因為在容許的極限工作條件下和電磁環境中功能喪失或性能衰減。

6.車輛動力學性能

車輛動力學表述汽車行駛操作時的性能，包括操縱穩定性、平順性、制動性能和轉向性能等，是車輛行駛的基本性能。

操縱穩定性是指汽車在行駛狀態下能否完全按照駕駛員的操作完成改變運動方向和運動速度，且當遭遇外界干擾時，汽車能夠抵抗干擾而保持穩定行駛的能力。它包括轉向回正、穩態回轉、轉向輕便、蛇形行駛和直線行駛時車輛的穩定性等。

平順性是指汽車在行駛狀態下，由于路面不平而引起的座椅振動對乘員舒適性的影響程度。

制動性能是指汽車在制動過程中表現出來的良好程度，包括制動距離、制動穩定性、踏板感覺、ABS性能等。

轉向性能是指汽車在靜止或行駛過程中能否根據駕駛員通過轉向盤轉向操作實現車輛（或車輪）轉向功能的便利性和準確性。它包括轉向盤轉向力的大小和轉向盤的轉向回正性能等。

7.動力性、動力經濟性和駕駛性

汽車動力是汽車最重要的屬性之一，與動力有關的汽車性能有動力性、動力經濟性和駕駛性。

動力性體現車輛動力的強勁程度，通常用戶認為汽車在路口停車后的起步加速快、高速行駛中超車并線敏捷是動力性好的表現。實際上，動力性指標包括最高車速、百公里加速性能、中高速加速性能、爬坡性能和牽引能力等。動力經濟性也稱能耗經濟性或能耗，是指汽車以最少的能源消耗量完成單位運輸量的能力。對于燃油汽車，評價指標為標準設計載荷下行駛每百公里消耗的燃油量（簡稱油耗）；而電動汽車評價指標則是標準設計載荷下行駛每百公里消耗的電量（簡稱電耗）。動力經濟性的指標包括等速能耗、綜合能耗、續駛里程等。駕駛性是評價車輛在起動、熄火、怠速、加減速、換檔、巡航、輕踩加速踏板、快松加速踏板等工況下的性能反饋。

8.噪聲、振動（NVH）

NVH是噪聲（Noise）、振動（Vibration）和粗糙度（Harshness）的英文縮寫。噪聲是車內人員不希望聽到的聲音；振動是車內人員在駕乘過程中身體的感受；粗糙度也是人體感知舒適性的衡量。NVH的噪聲或振動源通常來自動力系統、道路狀況及風力大小。

9.全生命周期的產品性能

汽車全生命周期的產品性能是指產品在其全生命周期內保持其功能與性能以及市場剩余價值的能力。這是一項比較特殊的產品性能，因為它跨越較長的時間范圍，有較長的時間因素，更多地體現在產品售后的長期使用中。

汽車企業通常從多個方面考察汽車全生命周期的產品性能，如客戶的滿意度、結構的耐久性、動力總成的耐久性、耐蝕性、抗老化性、質量、維護和保養性、可修理性、回收與再利用性、質保索賠與成本、二手車市場價值等，可歸結為整車功能的可靠性、設計的可靠性和制造的可靠性。耐久性是指在長期和正常的使用條件下，產品在一定衰減情況下還能保持其功能和性能、不發生失效的能力。

10.安全性能

汽車的安全性能是指所有汽車預防交通事故發生和在交通事故發生時減少乘員和行人傷害的功能。汽車的安全性能包括主動安全、被動安全、燈光和信號安全。

主動安全是指車輛在碰撞發生前，對車輛進行主動控制以避免事故發生或減輕事故損傷的能力。目前，智能駕駛汽車增加了各種傳感器和車輛自動控制功能，能夠發現和識別險情、自動控制車輛回避險情或避讓其他車輛，從而避免車輛事故。被動安全是指當車輛發生碰撞時，最大限度地減少車內人員和行人受傷的能力。當前，車輛碰撞能力測試的工況包括正碰、偏置碰、側碰、后碰等。燈光和信號安全包括燈光和警示信號裝置的視覺效果等。

11.水管理性能

汽車的水管理性能包括整車涉水能力和密封性能，主要是保證車輛在設計容許水位高度涉水，以及在雨雪中正常行駛；正常洗車時車內不會進水；停車浸泡在規定高度水中不影響車輛的正常使用等。

12.空氣動力學性能

空氣動力學性能是指車輛在行駛中空氣與車輛相對運動，沿著車輛的表面、穿流空間和間隙形成的氣流對車輛造成的阻力作用，主要的性能參數是整車風阻系數。

13.生態環保性能

國家正通過制定和逐步實施生態汽車評價相關法規，提出在汽車產品全生命周期內，對人體健康、環境影響、能源消耗等方面進行綜合評價與認證。其內容包括車內空氣質量、車內噪聲、有害物質、尾氣排放、綜合能耗，以及材料回收利用和汽車生命周期碳排放量等指標。

14.重量

重量是汽車產品的一個基本屬性，主要指汽車自身的重量。整車的重量直接影響車輛的動力性、動力經濟性和成本，是一項非常重要的整車屬性指標。

15.全生命周期成本

全生命周期成本構成是站在購車消費者立場，通過分析和研究產品原材料制備、工藝制造或裝配過程，以及銷售、使用、維修、回收、報廢等汽車產品全生命周期中各個階段的成本耗費構成匯總而得到的。

將以上整車屬性內容精簡歸納總結在表1-1中。

汽車的整車屬性是隨時代的變化、技術的進步、人們需求的增加、政府管理的加強和汽車產品的升級不斷發展和變化的，并且仍然在變化和發展中。例如，靜態感知質量、生態設計或環保性等都是近十年內發展起來的整車屬性要求。當今汽車發展的一個新趨勢是汽車的電動化和智能化。例如，隨著智能網聯化的迅速發展，傳統動力總成將向電動化轉型，電子電器軟件架構很快將作為汽車開發的主要屬性之一。

從汽車總體屬性或特征可以看出，復雜的汽車產品為滿足用戶及法規等要求，在產品設計開發過程中就必須考慮各種技術屬性要求。例如：在產品設計時，必須考慮滿足使用者需求的配置和功能屬性；滿足結構設計要求的設計屬性（如總布置）；滿足政府要求的社會屬性（如生態環保）；生產制造企業需要管控的經濟屬性（如成本）等。因此，在汽車開發過程中各類屬性都需要制定相應的技術指標加以管控。

1.1.3 整車屬性技術指標分解和轉化及目標達成

綜上所述，汽車產品的技術特征可以用整車屬性來表達。對于特定新開發車型的整車各項技術屬性主要是根據新車型產品開發商品性戰略目標和定位要求決定的，其整車屬性的綜合技術表現指標主要由“整車產品設計任務書”中的“整車技術規范”（Vehicle Technical Specifications，VTS）來表述。VTS技術指標對一輛汽車的各項技術屬性進行綜合的定義或評價，涵蓋了整車技術屬性所有內容。它將整車的每個屬性都展開為多個具體量化或可評測的技術指標。整車是否達標的評測也是根據這些目標值（上百個）而進行的，評價可以是客觀量化的，也可以是主觀對標評測。然而，要保證整車技術指標的真正落地，必須將整車各項指標分解并體現在相關系統和零部件結構設計上，并在系統及零部件結構設計規范或技術要求中具體體現，作為各級結構設計檢查或驗收依據。例如，針對整車功能屬性的性能評價：功能屬性是產品實現某種行為的表達，性能是功能屬性能力的優劣描述，即該功能屬性好與差的度量。通過VTS中大量整車性能評價目標值，就可以比較完整地表述其功能屬性的客觀表現，是否達到產品初始戰略目標或定位要求。同時，整車性能目標還需要進一步分解到各個系統或總成，直至零件的性能目標要求中去，并逐級通過性能指標驗證，才有可能保證整車各項性能目標的達成，這又稱為性能開發設計，相關內容將在第2章中詳細敘述。值得一提的是，性能目標必須真實地反映用戶的需求，整車性能沒有最好，只有最合適，這也是汽車產品正向設計開發原則。

整車層面的VTS指標不僅需要繼續往下分解，還要同步進行屬性目標轉化與控制（Attribute Transform & Control，AT&C），即將整車屬性目標向各個總成或系統，直至底層零件分解；在形成各級技術評價指標的同時，還需將評價技術指標要求轉化為系統或零部件結構設計技術規范。通過指標分解，使各系統明確圍繞整車屬性目標達成進行相關工作，并以此來確定系統、總成和零件具體控制因素和主要參數等。例如整車加速性能目標的實現，一般可由整車發動機大小、動力系統傳動效率、整車重量等主要因素決定。當發動機和傳動效率初步確定之后，整車重量就成為達成預定整車加速性能目標的關鍵要素。而不同的整車重量又決定了整車關鍵系統或總成的結構和工藝技術方案，并帶來相應的整車成本變化。這就需要綜合協調或平衡動力性能目標，以及動力選型和重量等目標，從而提出明確的技術參數指標要求及相關結構集成設計要求。而針對指定的整車重量目標，又要逐級分解到各個系統，分配給系統不同的重量目標意味著不同的材料和工藝選擇，以及不同的系統結構集成設計技術方案選擇。這種基于整車眾多的綜合屬性指標層層分解到零部件層級，并同步轉化為結構設計技術要求或規范；之后再從零部件材料、工藝、結構設計逐級集成為系統或總成，并按照分解的系統或總成的性能目標要求檢查或驗證結構集成設計，最終形成整車結構集成設計，滿足整車各種屬性目標要求的過程，就是整車屬性技術目標達成的技術路徑或方法，可由圖1-1來表達。