1.2 汽車產品開發中的整車集成與結構集成

1.2.1 整車集成與結構集成的關系

從一般意義上說，集成就是組合，是一些孤立的單元通過某種方式改變原有的分散狀態集中在一起，相互產生聯系，從而構成一個有機整體的過程。汽車就是一個典型集成的產品。

汽車是一種具有可駕駛性、可承載性和安全舒適性等多重屬性的交通工具。燃油汽車主要由發動機、底盤、車身和電子電器等系統組成。一般的轎車由上萬個不可拆解的獨立的零部件組成，其零部件總數甚至可以達到3萬個之多。然而，汽車并不是一個通過簡單機械堆積而成的產品。當新開發車型戰略目標和定位確定之后，代表整車各項技術屬性的VTS指標也隨之初步設定，并分解為系統、子系統、零部件級相應性能目標和相應結構設計技術要求；以造型和整車各個屬性指標達成為目標的汽車產品結構設計同步開展起來；借助各種虛擬驗證或快速驗證工具的反復驗證，結構集成對各個單元零件、子系統、系統、總成進行不斷反復優化組合；整車結構集成以VTS整車屬性指標為目標，最終將各個系統或總成有效地匹配與集成，完成整車裝配；然后通過性能集成對整車反復進行各項性能指標的標定、匹配及評價；有時還需同步適當調整或平衡VTS各項指標之間的關系與目標值；最終實現滿足整車VTS上百個指標的整車各項屬性要求。這個不斷調整、組合、優化與平衡的過程被稱為汽車的整車集成。

一般來說，整車集成可以分為性能集成與結構集成，結構是性能的載體，性能是結構的靈魂。結構集成又稱為物理集成或系統集成，是從不可分解的零件經過合理設計逐一層層裝配為系統或總成，反復平衡和優化形成最佳的結構組合的過程，它是實現或達成預期的整車性能目標或其他屬性目標的基礎。每一個系統或總成都是結構集成的產物，因此，每個專業或領域都有結構集成設計，例如動力總成、底盤、車身、電器等。而整車結構集成是站在整車高度的系統集成，首先根據整車屬性目標要求，創建或詮釋一系列相關結構集成設計目標和技術要求，并分解到各個專業領域作為其系統和零部件設計的依據；并采用本書中各個章節提及的方法和工具，通過與各個系統結構設計反復溝通與協作，引導各專業完成合理的結構設計；再將各個專業系統結構設計整合到一起，利用虛擬驗證工具、模型或樣件試驗、評審或評價方法檢查與評估整車結構集成設計數據各項性能指標達成風險，進行整車結構集成有效的組合與匹配；基于對整車平臺架構、總布置、人機工程、碰撞安全、NVH、可靠耐久、裝配質量、感官品質、重量和成本等跨專業整車質量或屬性指標進行綜合平衡與優化，使新開發車型的各項整車屬性達到預期的目標。

1.2.2 整車結構集成的任務和目標

汽車是一個多系統、由零部件集合而成的產品。各專業根據分解的技術要求或條件分別開展其結構設計，由于各自站在本專業的角度或立場，在整車結構集成層面常常會產生沖突。例如對于前輪減振塔的結構剛度要求，從整車碰撞角度設計，希望在碰撞過程中能夠容易變形吸收能量，而從NVH提高車身剛度和穩定性而言，又希望更加剛硬，這就需要整車結構集成專家來平衡或協調雙方技術方案，達成結構設計目標共識。另外，滿足零件、系統和總成技術要求的結構設計也可能有多種設計方案，而不同系統結構集成方案的設計組合會導致整車VTS各項指標產生不同結果或差異。整車結構集成的任務是從整車目標屬性的角度出發，通過對各個系統機構設計提出相關技術要求或條件，從而指導相關的結構設計和系統組合的開發，使得各個系統在統一的約束和條件下開展零部件或系統設計工作，在開發的過程中反復不斷地檢查、評估、平衡和優化，以便滿足整車各項屬性指標。整車結構集成的目標是在系統工程意義下形成最優化組合，最終達成整車技術屬性各項指標的最佳效果或平衡。