整车开发流程第七章第一节-主要或者客户相关属性性能(法规认证)

 传统汽车开发的书籍可能围绕着汽车主要结构底盘,动力传动,车身,电子电器展开讲解整车开发。但本书与大多数关于汽车开发的书籍不同是从客户感知相关的车辆属性和性能进行了深入和逐一的分析。这也就是为什么本书叫做以客户导向出发的产品开发。由于本章有10个小结,每个小结内容比较丰富,加上之前有读者反映之前的文章一章太长,影响公众号观看的粘度所以接下来这章我们会一小节一小节的发布。

摘要:

归根结底,汽车行业最重要的是汽车是否符合潜在客户的需求或期望。成本、造型设计吸引力、客舱舒适性、信息娱乐功能、操控灵活性、被动安全、防盗安全、可靠性或可持续环保性等性能是消费者采购决策的主要因素。但是,在他们对单个部件的技术完美的渴望中,设计师们往往忽略了客户对其车辆的真正期望。了解法律和个人要求及他们之间相互依赖性、满足这些要求的设计方法和验证这些要求的方法是成功进行汽车设计的先决条件。
工程师们往往会忘记最基本的问题 - 客户真正欣赏的车辆属性性能是什么,而将注意力放在如何实现这些属性和性能上,但这些属性和性能最终决定了他的购买与否,当代消费者更加关心车辆的加速度和最大速度,风噪声和能耗成本。这不是发动机的功率和扭矩,空气阻力或总质量。根据axiomatic design设计的原则(见6.1.1),整车属性和性能可分为三个层次:
  • 第一层次,客户域,由直接影响采购决策的客户相关或主要车辆属性和性能表示。

  • 第二级功能域上的功能或次要车辆特性是实现第一级特性所必需的车辆功能和特性。

  • 第三级物理域的特性是功能域特性的物理前提就是实现这些功能能性能所需的物理布置等。

然而,客户其实通常对发动机的性能或油耗没有直接兴趣。他们真正关心的是车辆的加速和油耗(以及当他们询问经销商性能和燃油经济性时的含义)。图7.1描述了客户直接感知的10种车辆属性和性能,因此汽车开发应关注这些特征。
为了满足未来客户的需求,这些客户相关的属性性能必须遵守以下结构分析
  • 法律和客户要求:法规和个人-这些客户实际要求是什么?汽车为了赢得顾客的青睐开发的产品与竞争对手竞争的原则是什么?客户会为哪些属性和功能支付一定的溢价?

  • 零部件和系统设计:哪些系统架构和零部件设计最适合以最佳方式满足这些客户需求?哪些设计过程、工具和方法最合适?

  • 系统集成和验证:如何测试和验证子系统或整车的性能,以了解与客户相关的特性?

传统汽车开发的书籍可能围绕着汽车主要结构底盘,动力传动,车身,电子电器展开讲解整车开发。但本书与大多数关于汽车开发的书籍不同是从客户感知相关的车辆属性和性能进行了深入和逐一的分析。这种方法会对汽车某些零部件系统进行多次讨论,每一次讨论都是因为这个零部件影响此项性能。以轮胎为例,表7.1显示了一个部件的参数如何影响所有整车属性和性能。

轮胎案例的表明,零部件的设计始终是各种各样且常常相互冲突的整车要求之间的折衷。理解和优化这些折衷方案所隐含的选择是开发工程师的主要工作。当然技术的先进会允许更好妥协从而给了相应主机厂竞争优势。

注册上牌

Registrability

7.1 注册上牌

7.1.1 法规以及客户要求

客户对汽车可注册性的要求非常明显:新开发产品在销售市场获得注册批准。对于任何一家汽车制造商来说,都是如此简单:没有注册批准,没有销售。除此之外,在车辆的整个寿命期内,符合所有未来法规要求可视为其可靠性的一部分(见7.9)。

7.1.1.1 全球市场产品开发

其实关于汽车公里的法规在汽车诞生的时候就开始有了,例如有关刹车,转向等,车灯,倒车,喇叭等这些防止不满足汽车详细标准的汽车上路。德国在1937年StVZO通过这些标准,到1995年才成为德国批准注册的基础。
最初,国家法规是独立制定的,特别是在欧洲和北美这两个最大的市场。除了少数例外,这两个市场都销售本地产品,没有必要相互协调监管。后来,车辆登记条例不仅反映了人们对如何实现安全或生态友好的不同看法,而且成为一种实用的进口管制手段。
1956年,作为欧洲经委会内陆运输委员会(ITC)的附属机构,车辆制造工作组(WP.29)缔结了所谓的《罗马协定》不仅处理道路交通带来的安全问题的第一步,同时也有开始消除各种各样的州法规对州际贸易自由流动的阻碍。这导致欧洲经委会1958年的日内瓦协定,这是一个旨在消除汽车行业内国际贸易壁垒的法律框架15,得到了33个欧洲经委会成员国以及日本、澳大利亚、南非和新西兰的批准。它包括(对于车辆系统、部件和设备;而不是整个车辆)114项统一的技术UNECE法规,一个统一的型式认证过程(见第7.1.3)以及缔约方之间对认证形式的相互承认。
在美国,国家公路交通安全管理局(NHTSA)有一项立法授权,发布安全标准和法规,即所谓的联邦机动车辆安全标准(FMVS),机动车辆和主机厂必须遵守并证明符合这些标准和法规。规定了联邦机动车辆安全标准要求,以降低发生车祸的可能性以及发生事故时的伤亡风险。第一个生效的标准是1967年3月1日的FMVSS209安全带规范。从那时起,已经建立了超过85个标准,分为碰撞避免、碰撞价值、碰撞后和其他标准。《机动车空气污染控制法》是1965年对1963年《清洁空气法》的修正案。它将1968种车型的机动车排放量设定为72%烃,56%一氧化碳和100%曲轴箱烃低于1963级别。在7.2至7.10章节中详细讨论了每种整车特性的法律要求。
1958年《日内瓦协定》最著名的非签署国是美国和加拿大,它们分别遵守了联邦机动车辆安全标准或大致相似的联邦机动车辆安全标准。时至今日,美国和加拿大仍不承认欧洲经济委员会的批准。这意味着,如果不进行适当的技术改造,车辆就不能在美国和世界大部分地区之间进出口。
这种不同要求的典型例子是前照灯。在美国必须遵守FMVSS108,而实际上世界其他地区需要符合UNECE37标准。两个标准之间的主要区别在于在低光束上向其他驾驶员允许的眩光量、直接指向道路所需的最小光量以及指定最小和最大光照水平的光束内的特定位置。由于每个法规的倡导者都声称另一个系统是不安全的,所以那些想把他们的美国车运到欧洲或反过来运到欧洲的车主必须更换前照灯,才能注册他们的汽车。如果没有符合要求规格的前照灯,则车辆根本无法注册。
为了改善这种状况,1998年在WP.29和欧洲共同体、日本和美利坚合众国的领导下谈判并缔结了1998年联合国欧洲经济委员会全球协定。尽管该协议没有要求相互承认车型认证,但它建立了一个过程,通过该过程,参与国可以共同制定全球技术法规(GTRs),解决安全、环境(空气和噪声污染排放)、能源和排气系统等部件的防盗要求,轮胎、发动机、隔音罩、防盗报警器、警告装置、儿童约束系统等。2000年3月,WP.29成为协调车辆法规的世界论坛。尽管为统一汽车法规作出了种种努力,但在全球范围内,机动车辆法规的总数已大幅增加。图7.2描述了历史和预期的进展。

7.1.1.2 技术要求规范

在大多数国家,汽车法律法规要求主要体现在以下方面:

  • 主动安全(事故防御)

    - 制动系统

    - 驾驶员视野

    - 轮胎

    - 灯光

    - EMC 电磁兼容性

  • 被动安全(伤害转移)

  • 排放

    - 污染排放气体

    - 噪声

    - 蒸发挥发

    - 电磁辐射

    - 防盗安全

    - 牌照位置,制造商,车辆零部件信息,标签位置等

    - 发动机功率

    - 重量和尺寸

法律法规可能涉及客户领域(例如被动安全)、功能领域(例如排放)和物理领域(例如车辆尺寸)-比较图7.1。以下各节列出了所示每个类别的实际需求。

7.1.2零部件和系统设计

对于汽车主机厂和供应商来说把汽车设计成法规合法化,就是要符合这些法律要求。法规认证的复杂性有三个维度:

  • 不同市场的法律要求和相应的认证程序不同。

  • 法规要求是广泛的,如质量、尺寸、排放、被动安全、声学等。

  • 法规要求变化发展很快。

因此,整车开发不仅必须在每辆车开始生产时了解并遵守所有目标市场的所有车辆法规,而且还必须密切关注这些法规的未来发展,以确保相关车辆在其整个生命周期内都可以注册。如果他们不这样做,汽车制造商就有可能造成他们的客户面临额外的拥有成本(例如,不遵守已更改的排放限值的费用或附加税)、使用价值的巨大损失(例如,由于对超过特定尺寸限值的汽车新实施的限制,进入城市中心的机会受到限制),车辆转售的交易价值的大幅下降,或者最坏的情况下无法上路行驶(例如,不符合提高的安全标准)。
一些法规(特别是有关车辆排放的法规)高度依赖于各国政府的现行政策,因此相对不稳定。因此,德国汽车制造商协会(VDA)、美国汽车制造商协会(AAMA)、日本汽车制造商协会(JAMA)和欧洲汽车制造商协会(ACEA)或国际机动车辆制造商组织(OICA)-对各自政府施加政治影响,以便共同为负责任、现实和合理的法律要求创造稳定的基础。
为了应对众多法规,确保符合性的任务通常由不同角色的专家执行:一个专门负责车型认证的项目管理责任人,从项目开发开始到生产开始,协调项目的注册审批事宜。认证专家们是对某一个特殊法规领域(如排放)的国际立法非常熟悉。在这一领域内,它们是主要的联络点,并使其合作伙伴随时了解全球立法趋势及其对产品开发的影响。他们与项目负责人和相应的国家专家协调进行系统批准。某国专家的专长在于他们对一个或多个国家的法律要求有具体的了解。他们是主要的联络点,尤其是销售子公司和进口商的认可合作伙伴,协调一个国家所有产品的批准,并使其合作伙伴随时了解特定国家的立法趋势。

7.1.3 系统整合和确认

车型认证是政府确保机动车辆在道路上安全使用并尊重环境因素的手段,而无需检查和测试每一辆机动车辆。与技术要求一样,获得机动车型认证的必要流程在欧洲和北美也普遍不同。

7.1.3.1 欧洲

在欧洲,两个平行型的认证方案已经存在超过20年:

  • 整车认证-欧盟EC汽车型号批准,根据EC整车类型批准(ECWVTA),欧盟指令2007/46/EC作为整车认证框架指令70/156/EEC的一部分

  • 零部件认证-根据UNECE车辆系统和独立部件(但不是整车)型式认证法规的UNECE型式

认证两个方案都要求申请人正式向认可的认证机构申请。在测试之前,申请人必须根据附件一或附件三提交技术文件,充分说明产品的相关特性。这些文件作为提供用于测试的产品样品的检查表,并在测试后作为批准的依据。
为了符合相应的欧盟指令或UNECE法规,一辆车型的样车由公认的技术服务机构进行测试,该机构必须通过EN 45001认证,并由国家认证机构指定代表其进行测试。技术服务部门根据附件五发布一份试验报告,由申请人提交审批机关。此外,根据附件十,这两个方案都要求生产一致性。审批机关必须核实申请人已采取了确保生产一致性的充分安排。这是通过根据ISO 9001和ISO 9002提交证书来实现的(见6.4.4.1)或管理局的同等标准。如果车辆试验和质量管理体系评估均通过,认证机构根据附件六发布EC认证文件,根据附件八发布试验结果列表,并根据附件九发布合格证书。

7.1.3.2 北美

在美国和加拿大,汽车制造商全权负责证明车辆完全符合相关的FMVSS或CMVSS标准。与欧洲认证相反,这是一个自我认证过程。为了提供认证,制造商必须采取所有适当的措施,如根据FMVSS或CMVSS进行实验室测试,或进行其他研究或分析,以确保车辆完全符合要求。国家公路交通安全管理局或加拿大交通部分别用样车和零部件审查这些认证。
与欧洲工艺类似,生产一致性也必须得到保证。为确保车辆在整个生产过程中的持续符合性,车辆制造商必须建立有效的质量控制程序,并定期检查和测试从装配线上随机挑选的车辆,以确保将原始性能贯彻到所有其他单元。国家公路交通安全管理局或加拿大交通部没有详细说明质量计划的实现,而是留给制造商。
除此安全相关认证外,车辆制造商还需要证明符合相关监管机构的要求,例如:
  • 美国国家环境保护局EPA

  • 加州空气资源委员会CARB

  • 东北贸易区NTR

  • 加拿大环境保护局

制造商必须在每一年款车型进行精确定义和控制排放的认证。必须证明部件的耐久性。这个过程大约需要18个月。排放认证中确定的燃油消耗量由监管机构重新检查。

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