自主开发 亮剑“静”技

访长安汽车工程研究院副院长、NVH总工程师庞剑博士

发布时间:2010-07-13
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噪声、振动与声振粗糙度(简称NVH),是衡量汽车制造质量的一个综合性问题,它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。有统计资料显示,整车约有1/3的故障问题和车辆的NVH问题有关,而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。长安汽车同样也做出了巨大的努力。

AI:2008年3月,您从福特汽车来到中国自主品牌——长安汽车(以下简称“长安”),并制定让长安在振动噪声领域3年内达到全国第一,8年内达到世界一流水平的宏伟目标,这两年来,长安取得了怎样的成果?

庞剑博士:这些年来,我一直关注着祖国的发展,特别是汽车行业。从2003年起,我每年都回国,到一些企业和大学讲课。中国的自主汽车开始发展,对海外人才呈现巨大需求,我很早就想回到国内来工作,2008年3月我加盟长安并制定了发展规划,长安最终目标是要在NVH领域达到世界一流,这要从三个方面入手:人才队伍的培养与成长、实验室的建设和知识体系的建设。经过近两年的努力,长安取得了很多成果。原来做NVH的团队只有30多人,现在扩展到超过100人;深化了已有领域并扩大了新领域,现在,我们基本上开展了一部车应该关注的所有NVH领域的工作;在NVH开发理念上,我们现在开始了以声品质为主导的NVH开发,而不是传统的简单地降低噪声与振动;制定了非常完备的开发流程与规范;按照一流公司的正向开发来提升整车的NVH水平;提倡并建立知识体系,加强了国内同行的交流和国际交流。

AI:随着人们对汽车舒适性要求的提高,NVH已经成为在车型开发过程中各大整车企业和零部件企业关注的主要问题之一,长安汽车是国内车企率先大力研究NVH的自主企业,能否请您介绍一下NVH在整车开发中包括哪些内容?长安汽车在NVH方面的建设情况如何?

庞剑博士:NVH涉及到汽车所有的系统和部件,比如车身、发动机、变速器、轮胎、底盘系统及电器系统等。NVH开发分为整车级问题,如车内噪声;系统级问题,如发动机的辐射噪声;部件级问题,如消音器的声音调节。NVH开发涉及到所有开车状况,如怠速、加速、减速、巡航、急踩油门和急松油门、启动与关机等。在进行NVH开发时,要设定所有开车状况下,整车和所有系统的噪声与振动目标。整个开发过程就是设定目标、多方案设计及最终达到目标的过程。


图1 混响室

汽车开发通常需要3~4年时间,分为三个阶段。第一阶段是产品开发前期,NVH工程师从市场部门那里得到将要开发汽车的市场定位和顾客要求,然后对竞争车进行分析,结合公司现有车型和技术水平,制定整车NVH目标,比如车内噪声、方向盘的振动等。然后将整车级目标分解到各个系统,如动力总成系统、车身系统及底盘系统。再进一部分解到各个子系统和部件,比如车身系统,要设立整体模态和部件模态目标、声学包装目标等。第二阶段是多方案设计和验证。此阶段要做很多CAE分析和试验,确定各个系统的设计。用一款被称为“杂合车”的试验样车来检验动力系统和底盘系统的NVH性能。第三阶段是性能验证。在这个阶段的前期,用一款被称为 “设计样车”的试验样车来检查车身系统的设计;在第三阶段的中后期,用一款被称为 “工装样车”的试验样车来检查整个设计好的车的NVH状况,并对不好的状况作最后修改。

长安在NVH方面的建设包括六个方面:实验室的建设、CAE能力建设、人才队伍的培养与成长、领域建设、产品的提升和知识体系的建设。

1. 实验室建设方面,长安现在有一个大型的整车消声室,一个发动机消声室,一个混响室与消声室连在一起的试验室,一个模态试验室和一个四通道激励台等,拥有LMS、B&K和HEAD等公司的测试设备。2009年,我们马上动工修建3个新的试验室:带转毂的消声室,不带转毂的消声室和发动机消声室,还要兴建一个听力评价间。

2. 在CAE建设方面,我们购置了所有NVH计算软件和相应硬件。

3. 在人才培养上,我们采取让所有工程师到产品一线去发现问题、解决问题,这样来积累实践经验。通过培训来提升理论认识,通过专家的指导使得一批骨干迅速成长。

4. 在领域建设方面,我们基本上建立了所有NVH分支领域,并开展了以声品质为主导的设计。

5. 在产品提升方面,使得研发的产品在同级别车中有很强的竞争力,大力改善现有产品的NVH水平。

6. 我们逐步建立起了NVH知识体系。

AI:2009年3月,具有自主知识产权的长安悦翔成功上市,其怠速噪声仅为41dB,达到国际中高级轿车先进水平,请问在悦翔开发过程中,如此高的NVH目标是如何控制并加以实现的?

庞剑博士:根据市场定位和公司对产品的定位,我们做了大量的benchmark(标杆)工作,仔细研究竞争车的NVH水平,在这个基础上,制定了整车NVH目标,并把目标分解到各个系统和部件,我们严格按照开发流程进行悦翔的NVH开发。

在前期,对“杂合车”进行了细致的测试与分析,尽早地发现动力总成系统和底盘系统的问题;在中期,对每个系统进行了详细的测试分析和CAE多方案计算,给出了最优的设计方案。仔细检查“数字样车”的问题;在后期,对多轮工装样车进行测试分析,不断解决存在的问题。

在技术上,我们采用了国际上比较先进的技术,对每个系统和部件实行了目标控制。比如,动力总成、排气系统等都与车身相连接,那么这些连接点的动刚度和对车内的声振传递函数,我们都有控制目标。另外,我们对很多部件实行了声品质控制,比如关门的声品质和电器的声品质等。在开发模式上,我们实行了NVH副总师负责制的开发体制。他协调与各个NVH领域的合作。


图2 发动机消声室

AI:2009年,中国汽车市场独领风骚,但是不攻克关键技术,我们只能被称为大国而非强国。在整车开发过程中国内外车企存在哪些差距?需要在哪些地方作出努力?

庞剑博士:中国现在是汽车大国,但是离汽车强国的距离还很远。汽车在市场的定位包括三个因素,即品牌、性能和价格。中国汽车与国外汽车的差别在于品牌和性能。品牌的形成是靠长期的、良好的性能支持起来的。而性能背后是技术实力,性能包括NVH、碰撞安全、操控性能、油耗和排放等,技术的差距体现性能的差距。中国车企与国外企业的差距体现在四个方面:技术、人才、开发理念和知识体系。首先在技术方面,我们与一流汽车公司的差距巨大。在一流公司里,技术分为三个层次:现有产品的开发、共性技术和方法的研究及前沿技术和基础科学的研究。最近几年,中国车企在实验室和计算软件等方面投入很多,但是基本上还停留在第一层次。即便在这个层次,我们对一些关键技术的掌握也有限。有的企业开始了第二层次的探索,但涉及面很窄。中国车企还没有实力,甚至还没有意识来开展第三层次的工作。就目前的中国车企,应该在开发产品的同时,适当地花些精力来总结自己的成果,从事第二层次的工作,同时跟踪世界前沿技术的发展。

第二是人才。中国车企建了很多实验室,购置了先进的设备和软件,但是人是操纵这些东西的主宰。中国汽车行业人才匮乏,对新人只能拔苗助长。虽然这些年引进的海外人才对推动中国企业的技术发展起到了重要作用,但是培养本土人才更重要,所以企业一定要把人才的培养放在重要的位置。中国年轻的工程师们非常聪明而且勤奋好学,如果每个领域都有领路人,这些工程师的成长会非常快。

第三是开发理念。当企业真想成为一个世界级的企业,不能只靠模仿,一定要拥有核心技术,以性能为主导来开发。另外,多半中国车企的开发流程比世界一流企业落后一个时代,现有的流程不够完善,而且执行上比较混乱,欠缺严密的系统性。

第四是知识体系。知识体系包括各种与汽车研发、销售、市场及企业文化相关的资料。这个知识体系包括车型数据库、试验数据库、benchmark数据库、培训体系、经验积累体系、技术沉淀体系及各种信息资料等。知识体系是一家公司最核心的竞争力,遗憾的是中国车企忙于眼前利益,对知识体系的建设关注不够。中国车企的高层一定要好好思考这个问题,怎样平衡好眼前利益和长远发展的关系。

AI:近年来,长安汽车在自主开发方面发展迅速,2009年3月国家颁布的《汽车产业调整和振兴规划》将长安汽车列入中国汽车产业第一阵营更是对长安汽车自主开发方面作出的肯定,能否请您与大家分享一下长安的“自主”模式?

庞剑博士:在中国车企中,我认为长安的“自主”成分是比较高的。在意识上,长安利用各种资源实行开放式的产品开发,但是我们始终坚持以自己为主的技术发展路线,关键技术一定要自己掌握。现在,长安已经具备五大能力:造型设计能力、工程化设计能力、仿真分析能力、试验开发评价能力和样车试制能力。


图3 整车NVH实验室

为了提升自主开发能力,长安在实验室、设备和软件及人才的引进上投入非常大。在实验室方面,我们已经完成了两期建设,这里面包括前面提到的大型消声室。现在已经开始了第三期实验室建设。西部的第一个试车场也开始动工。在研发团队上,人员迅速增长,从2006年的800人到2009年的2 600人。引进了几十位来自美国、日本和欧洲的技术专家。并且制定了未来五年的人才发展规划,还要引进大批专家。在开发体制上,长安采用了国际上通用的矩阵式的产品开发结构。横向的是产品中心,我们建立了五大中心:A平台中心、B平台中心、C平台中心、商用车中心和动力中心。纵向是性能中心,包括NVH、碰撞安全、操控、车身技术、CAE和可靠性等方面。这样的纵横交错来开发汽车,实现矩阵式管理。

长安自主开发的另外一个亮点就是强调“性能开发”。长安在这方面投入非常大,并把它作为一个理念贯穿到产品开发工过程中。这种开发模式会保证产品的质量,并且这样的沉淀更会带来长期的效益。我觉得长安在性能开发的步子上可能比别的公司快一点。

AI:激烈的竞争使市场优胜劣汰,金融危机印证了适者生存的道理。近日,美国《财富》杂志发布了2009年度世界500强企业,长安汽车首次入围。作为这个阵营里的新兵,面对越来越苛刻的客户要求及国内外市场的变化,公司的战略蓝图以及长安工程研究院的规划是怎样的?

庞剑博士:长安今年被列入第一阵营,成为世界500强企业,对我们来说是个巨大的鼓舞。今年上半年,长安的销量高于行业的平均水平。为了让企业走得更高更远更好,公司推出了“事业领先计划”第二阶段规划,即:加快企业的发展,将长安打造成世界一流汽车企业;提升盈利、成长、创新三大能力;在品牌、市场、产品、成本、管理、人力资源、文化和合资合作这八大板块领先。公司的目标是:到2012年,销售超过200万辆;用6年的时间,实现利润翻两番;用10年的时间,收入达到2000亿。

配合公司的发展战略,工程研究院也制定了未来的发展规划。在研发团队方面,到2014年,要发展到5000人,其中包括大量引进海外高级专家;在实验室建设方面,我们启动了第三期建设,投资6个多亿,包括碰撞实验室、操控实验室、新的NVH实验室及电子实验室等。投资近10亿的试车场也开始动工,计划两年建成;在共性方法和前沿技术上,我们将加大与世界一流公司和高校的合作,每年投资几千万从事前沿和基础技术的研究;在与供应商技术合作上,我们会帮助一些核心供应商技术提升,包括建立他们的研究院;在产品上,我们将建立完善的产品平台,加强平台间的通用化率,加强新技术的应用;在新能源汽车上,将加快步伐。在现有的四国三地的研发格局下,还将在其他地区建立分院,充分利用各种研发的优势。最终目标是建立一流的、国际化的研发团队。

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