1.1 汽车产品的正向开发

1.1.1 汽车产品的正向开发过程

一般来说，从决定新产品开发意向开始到产品可以在市场上销售的整个过程称为产品开发。汽车产品开发、生产、销售、使用等各个领域，是一个巨大而复杂的系统工程。一款全新汽车产品的正向开发、生产和销售过程要经历产品企划、整车属性指标定义、造型、产品设计与验证、供应商确定与采购、样件和样车的制造与试验验证、产品公告及认证、生产设备的制造、安装与调试、规模化生产、销售和售后服务等各种活动。一个全新设计或基于自身平台部分更新设计的产品开发称为产品的正向开发设计，通常这个过程需要的时间在12～48个月之间。

1.1.2 汽车产品的整车属性

汽车是一种全球拥有量巨大、销售范围较广、存在时间较长的复杂机电商品。它作为一种交通和运载工具，具有载人、载货、长时间和长距离行驶的功能属性；作为一种个人使用的商品，需要具有容易使用、安全、方便、舒适、美观、经济、可靠和耐用等各种特征属性；作为企业大规模工业化生产的产品，要求具有经济性、生产连续和一致性、质量保障等属性；它同时也会影响到社会与环境，因此国家或政府针对汽车产品制定了各种法规或标准，以确保其健康、节能、环境保护等社会属性。汽车产品的使用者、生产企业和政府管理部门对汽车产品的众多要求，构成了汽车的整体通用特性，这被称为汽车产品的整车属性。它表述了汽车使用者、生产企业、政府或社会关注的汽车通用特性或总体指标。

汽车企业对汽车的整车属性的定义和分类大体类似。本书将汽车产品的整车属性归纳为以下15类。

1.造型和感知质量

造型是指汽车整体形状或风格及颜色搭配，是给客户的第一个感观印象。除了整体造型之外，汽车外表、内饰的精细程度及制造质量也是客户对所关注车型的第一感性认识，称为静态感知质量。它包括视觉、触觉、听觉、嗅觉以及乘坐舒适性与方便性感受。

2.功能与配置

汽车需要满足市场或顾客需要的各种功能要求，以及车辆结构配置、动力性配置、功能配置、智能网联配置、舒适性配置、档次性配置等用户关心的车辆基本配置要求。

3.总布置

汽车的总布置主要包括平台架构、机械布置和人机工程。平台架构是在架构原则的指引下，通过各种公用模块来搭建具有不同属性特征的平台。机械布置是指汽车内部各个功能系统的空间分配和尺寸制定的设计约束，即将构成整车的各个系统通过优化平衡的方案整合到一起的过程。人机工程则是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境相互关系的设计与布置。

4.温度适应性能

汽车的使用环境可以从冰天雪地到烈日炎炎。汽车产品必须能够在这些温度下正常工作，并且为乘员提供舒适的环境条件。汽车的温度管理涉及所有与温度相关的性能，包括空调系统、车辆的热管理、除霜化冰和车辆在低温下的冷起动性能等。

首先，汽车给乘员提供的空间是一个封闭的空间。车内的环境温度调节对于乘员乘坐的舒适性至关重要。空调是提供车内暖风和降温的系统。空调系统的性能是车辆温度管理的一个重要方面。车辆的热管理还包括发动机舱内部的热平衡和热防护，要确保车辆在各种极端温度和驾驶条件下的各种水温或油液温度在正常工作范围；要保证热源周围的零部件满足热防护的要求，不会出现因高温而失效或者性能下降。汽车在低温或冰雪条件下的除霜化冰是汽车使用的基本保障功能之一。在极冷条件下，车辆的冷起动性能也是车辆的重要性能之一。这些性能都属于温度适应性特征范畴。

5.电子电器性能

汽车的电子电器设备包括灯光、车辆信息显示、人机交互界面（Human-Machine-Interface，HMI）和娱乐系统。电子电器性能包括在极限条件下（如过载）电子电器设备的性能、电器系统零部件抗电磁辐射干扰能力（电磁兼容性），以保证汽车的电子电器设备不会因为在容许的极限工作条件下和电磁环境中功能丧失或性能衰减。

6.车辆动力学性能

车辆动力学表述汽车行驶操作时的性能，包括操纵稳定性、平顺性、制动性能和转向性能等，是车辆行驶的基本性能。

操纵稳定性是指汽车在行驶状态下能否完全按照驾驶员的操作完成改变运动方向和运动速度，且当遭遇外界干扰时，汽车能够抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。它包括转向回正、稳态回转、转向轻便、蛇形行驶和直线行驶时车辆的稳定性等。

平顺性是指汽车在行驶状态下，由于路面不平而引起的座椅振动对乘员舒适性的影响程度。

制动性能是指汽车在制动过程中表现出来的良好程度，包括制动距离、制动稳定性、踏板感觉、ABS性能等。

转向性能是指汽车在静止或行驶过程中能否根据驾驶员通过转向盘转向操作实现车辆（或车轮）转向功能的便利性和准确性。它包括转向盘转向力的大小和转向盘的转向回正性能等。

7.动力性、动力经济性和驾驶性

汽车动力是汽车最重要的属性之一，与动力有关的汽车性能有动力性、动力经济性和驾驶性。

动力性体现车辆动力的强劲程度，通常用户认为汽车在路口停车后的起步加速快、高速行驶中超车并线敏捷是动力性好的表现。实际上，动力性指标包括最高车速、百公里加速性能、中高速加速性能、爬坡性能和牵引能力等。动力经济性也称能耗经济性或能耗，是指汽车以最少的能源消耗量完成单位运输量的能力。对于燃油汽车，评价指标为标准设计载荷下行驶每百公里消耗的燃油量（简称油耗）；而电动汽车评价指标则是标准设计载荷下行驶每百公里消耗的电量（简称电耗）。动力经济性的指标包括等速能耗、综合能耗、续驶里程等。驾驶性是评价车辆在起动、熄火、怠速、加减速、换档、巡航、轻踩加速踏板、快松加速踏板等工况下的性能反馈。

8.噪声、振动（NVH）

NVH是噪声（Noise）、振动（Vibration）和粗糙度（Harshness）的英文缩写。噪声是车内人员不希望听到的声音；振动是车内人员在驾乘过程中身体的感受；粗糙度也是人体感知舒适性的衡量。NVH的噪声或振动源通常来自动力系统、道路状况及风力大小。

9.全生命周期的产品性能

汽车全生命周期的产品性能是指产品在其全生命周期内保持其功能与性能以及市场剩余价值的能力。这是一项比较特殊的产品性能，因为它跨越较长的时间范围，有较长的时间因素，更多地体现在产品售后的长期使用中。

汽车企业通常从多个方面考察汽车全生命周期的产品性能，如客户的满意度、结构的耐久性、动力总成的耐久性、耐蚀性、抗老化性、质量、维护和保养性、可修理性、回收与再利用性、质保索赔与成本、二手车市场价值等，可归结为整车功能的可靠性、设计的可靠性和制造的可靠性。耐久性是指在长期和正常的使用条件下，产品在一定衰减情况下还能保持其功能和性能、不发生失效的能力。

10.安全性能

汽车的安全性能是指所有汽车预防交通事故发生和在交通事故发生时减少乘员和行人伤害的功能。汽车的安全性能包括主动安全、被动安全、灯光和信号安全。

主动安全是指车辆在碰撞发生前，对车辆进行主动控制以避免事故发生或减轻事故损伤的能力。目前，智能驾驶汽车增加了各种传感器和车辆自动控制功能，能够发现和识别险情、自动控制车辆回避险情或避让其他车辆，从而避免车辆事故。被动安全是指当车辆发生碰撞时，最大限度地减少车内人员和行人受伤的能力。当前，车辆碰撞能力测试的工况包括正碰、偏置碰、侧碰、后碰等。灯光和信号安全包括灯光和警示信号装置的视觉效果等。

11.水管理性能

汽车的水管理性能包括整车涉水能力和密封性能，主要是保证车辆在设计容许水位高度涉水，以及在雨雪中正常行驶；正常洗车时车内不会进水；停车浸泡在规定高度水中不影响车辆的正常使用等。

12.空气动力学性能

空气动力学性能是指车辆在行驶中空气与车辆相对运动，沿着车辆的表面、穿流空间和间隙形成的气流对车辆造成的阻力作用，主要的性能参数是整车风阻系数。

13.生态环保性能

国家正通过制定和逐步实施生态汽车评价相关法规，提出在汽车产品全生命周期内，对人体健康、环境影响、能源消耗等方面进行综合评价与认证。其内容包括车内空气质量、车内噪声、有害物质、尾气排放、综合能耗，以及材料回收利用和汽车生命周期碳排放量等指标。

14.重量

重量是汽车产品的一个基本属性，主要指汽车自身的重量。整车的重量直接影响车辆的动力性、动力经济性和成本，是一项非常重要的整车属性指标。

15.全生命周期成本

全生命周期成本构成是站在购车消费者立场，通过分析和研究产品原材料制备、工艺制造或装配过程，以及销售、使用、维修、回收、报废等汽车产品全生命周期中各个阶段的成本耗费构成汇总而得到的。

将以上整车属性内容精简归纳总结在表1-1中。

汽车的整车属性是随时代的变化、技术的进步、人们需求的增加、政府管理的加强和汽车产品的升级不断发展和变化的，并且仍然在变化和发展中。例如，静态感知质量、生态设计或环保性等都是近十年内发展起来的整车属性要求。当今汽车发展的一个新趋势是汽车的电动化和智能化。例如，随着智能网联化的迅速发展，传统动力总成将向电动化转型，电子电器软件架构很快将作为汽车开发的主要属性之一。

从汽车总体属性或特征可以看出，复杂的汽车产品为满足用户及法规等要求，在产品设计开发过程中就必须考虑各种技术属性要求。例如：在产品设计时，必须考虑满足使用者需求的配置和功能属性；满足结构设计要求的设计属性（如总布置）；满足政府要求的社会属性（如生态环保）；生产制造企业需要管控的经济属性（如成本）等。因此，在汽车开发过程中各类属性都需要制定相应的技术指标加以管控。

1.1.3 整车属性技术指标分解和转化及目标达成

综上所述，汽车产品的技术特征可以用整车属性来表达。对于特定新开发车型的整车各项技术属性主要是根据新车型产品开发商品性战略目标和定位要求决定的，其整车属性的综合技术表现指标主要由“整车产品设计任务书”中的“整车技术规范”（Vehicle Technical Specifications，VTS）来表述。VTS技术指标对一辆汽车的各项技术属性进行综合的定义或评价，涵盖了整车技术属性所有内容。它将整车的每个属性都展开为多个具体量化或可评测的技术指标。整车是否达标的评测也是根据这些目标值（上百个）而进行的，评价可以是客观量化的，也可以是主观对标评测。然而，要保证整车技术指标的真正落地，必须将整车各项指标分解并体现在相关系统和零部件结构设计上，并在系统及零部件结构设计规范或技术要求中具体体现，作为各级结构设计检查或验收依据。例如，针对整车功能属性的性能评价：功能属性是产品实现某种行为的表达，性能是功能属性能力的优劣描述，即该功能属性好与差的度量。通过VTS中大量整车性能评价目标值，就可以比较完整地表述其功能属性的客观表现，是否达到产品初始战略目标或定位要求。同时，整车性能目标还需要进一步分解到各个系统或总成，直至零件的性能目标要求中去，并逐级通过性能指标验证，才有可能保证整车各项性能目标的达成，这又称为性能开发设计，相关内容将在第2章中详细叙述。值得一提的是，性能目标必须真实地反映用户的需求，整车性能没有最好，只有最合适，这也是汽车产品正向设计开发原则。

整车层面的VTS指标不仅需要继续往下分解，还要同步进行属性目标转化与控制（Attribute Transform & Control，AT&C），即将整车属性目标向各个总成或系统，直至底层零件分解；在形成各级技术评价指标的同时，还需将评价技术指标要求转化为系统或零部件结构设计技术规范。通过指标分解，使各系统明确围绕整车属性目标达成进行相关工作，并以此来确定系统、总成和零件具体控制因素和主要参数等。例如整车加速性能目标的实现，一般可由整车发动机大小、动力系统传动效率、整车重量等主要因素决定。当发动机和传动效率初步确定之后，整车重量就成为达成预定整车加速性能目标的关键要素。而不同的整车重量又决定了整车关键系统或总成的结构和工艺技术方案，并带来相应的整车成本变化。这就需要综合协调或平衡动力性能目标，以及动力选型和重量等目标，从而提出明确的技术参数指标要求及相关结构集成设计要求。而针对指定的整车重量目标，又要逐级分解到各个系统，分配给系统不同的重量目标意味着不同的材料和工艺选择，以及不同的系统结构集成设计技术方案选择。这种基于整车众多的综合属性指标层层分解到零部件层级，并同步转化为结构设计技术要求或规范；之后再从零部件材料、工艺、结构设计逐级集成为系统或总成，并按照分解的系统或总成的性能目标要求检查或验证结构集成设计，最终形成整车结构集成设计，满足整车各种属性目标要求的过程，就是整车属性技术目标达成的技术路径或方法，可由图1-1来表达。