標(biāo)桿樣車研究與產(chǎn)品開發(fā)研究

標(biāo)桿樣車的分析研究與產(chǎn)品開發(fā)2024年7月7日南京航空航天大學(xué)車輛工程系翁建生

1、標(biāo)桿分析的根本概念2、產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中標(biāo)桿分析研究3、標(biāo)桿分析研究的流程、方法與過(guò)程4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例5、結(jié)論標(biāo)桿樣車的分析研究與產(chǎn)品開發(fā)標(biāo)桿分析首先應(yīng)用在企業(yè)管理層次上的Benchmarking是尋找在公司執(zhí)行任務(wù)時(shí)如何比其他公司更出色的一門藝術(shù)

1、標(biāo)桿分析的根本概念標(biāo)桿分析的定義標(biāo)桿分析(Benchmarking)是將本企業(yè)經(jīng)營(yíng)和產(chǎn)品各方面狀況和環(huán)節(jié)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或行業(yè)內(nèi)外一流的企業(yè)進(jìn)行比照分析的過(guò)程，是一種評(píng)價(jià)自身企業(yè)和研究其他組織的手段，是將外部企業(yè)的持久業(yè)績(jī)作為自身企業(yè)的內(nèi)部開展目標(biāo)并將外界的最正確做法移植到本企業(yè)的各環(huán)節(jié)中去的一種方法〔管理〕

1、標(biāo)桿分析的根本概念根本思想:孫子兵法:“知己知彼，百戰(zhàn)不殆；不知彼而知己，一勝一負(fù)；不知彼，不知己，每戰(zhàn)必?cái)〃暋⒐芾韺哟蔚臉?biāo)桿分析推廣到產(chǎn)品開發(fā)層次？Benchmarking法起源于施樂(lè)〔Xerox〕公司〔1979年〕。通過(guò)“逆向工程〞，從外向內(nèi)分析其零部件，并學(xué)習(xí)日本企業(yè)以TQC品質(zhì)管理方法，從而在復(fù)印機(jī)產(chǎn)品重新獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1、標(biāo)桿分析的根本概念在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與性能的標(biāo)桿分析方面：國(guó)外知名企業(yè)普遍采用的方法：汽車公司、飛機(jī)公司等國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：標(biāo)桿分析作為幾何、結(jié)構(gòu)與參數(shù)的逆向設(shè)計(jì)(產(chǎn)業(yè))外在的分析與內(nèi)在〔性能〕分析不協(xié)調(diào)標(biāo)桿樣車性能分析在局部企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了開發(fā)標(biāo)桿樣車的分析內(nèi)容與流程建立有待進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)桿樣車分析數(shù)據(jù)的利用與數(shù)字平臺(tái)建設(shè)是關(guān)注的熱點(diǎn)原因：本錢、時(shí)間和專業(yè)人才限制

2、產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的標(biāo)桿分析產(chǎn)品的研發(fā)分為兩大類：現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)全新的開發(fā)現(xiàn)代產(chǎn)品的研發(fā)主要任務(wù)：完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)〔整車、部件、零件〕與試制多學(xué)科的數(shù)字設(shè)計(jì)平臺(tái)〔性能分析與預(yù)測(cè)〕回憶完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程？現(xiàn)代企業(yè)的研發(fā)過(guò)程與數(shù)字平臺(tái)CustomerCollaborationEnterpriseIntegrationMarketing-Sales-Planning-Purchase-Finance-HRProductCreation-Manufacturing-ResourcesDigitalEnterpriseSupplierCollaborationGeometricModelingManufacturingSimulationDigitalFactoryDigitalMaintenance....

FunctionalPerformanceEngineeringFunctionalPerformanceEngineering產(chǎn)品性能基于數(shù)字平臺(tái)的研發(fā)過(guò)程CAE/CAT概念設(shè)計(jì)的驗(yàn)證功能與性能驗(yàn)證Crash-Ride&Handling-Durability-NVH-Manufacturability&Assembly主要的參數(shù)、功能和性能CAD/DMU概念設(shè)計(jì)階段有形設(shè)計(jì)功能與性能詳細(xì)的參數(shù)、功能與性能ProductionValidation物理樣機(jī)與品質(zhì)試制

測(cè)試

改進(jìn)

分析虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)

建模

分析

優(yōu)化與改進(jìn)

目標(biāo)

概念確認(rèn)與改進(jìn)概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段如何在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的階段和流程中確保產(chǎn)品的品質(zhì)？產(chǎn)品研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)：本錢和重量的優(yōu)化以到達(dá)不斷增長(zhǎng)的各項(xiàng)性能的要求在最短的研發(fā)周期條件下，要求到達(dá)第一次設(shè)計(jì)成功率以最少的研發(fā)平臺(tái)適應(yīng)產(chǎn)品不斷變化的要求研發(fā)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和知識(shí)共享和再使用OEM和供給商的多層次研究體系與集成建立在標(biāo)桿分析〔Benchmarking〕根底上的CAE和試驗(yàn)相結(jié)合的數(shù)字研發(fā)平臺(tái)是關(guān)鍵！1、標(biāo)桿分析的根本概念

2、產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的標(biāo)桿分析概念設(shè)計(jì)階段：

2、產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的標(biāo)桿分析1、標(biāo)桿分析有助于確定和比較競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手技術(shù)戰(zhàn)略的組成要素，是產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段確定競(jìng)爭(zhēng)策略的依據(jù)2、通過(guò)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的標(biāo)桿分析，與對(duì)客戶的需求作比照分析，可發(fā)現(xiàn)本公司的缺乏，從而將市場(chǎng)、競(jìng)爭(zhēng)力和目標(biāo)的設(shè)定結(jié)合在一起3、標(biāo)桿分析是產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段主要參數(shù)、功能和性能確實(shí)定與改進(jìn)指標(biāo)的依據(jù)〔超越目標(biāo)、差異目標(biāo)、降低目標(biāo)〕4、標(biāo)桿分析是產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段多學(xué)科性能之間協(xié)調(diào)的主要參考依據(jù)概念設(shè)計(jì)階段：

2、產(chǎn)品研發(fā)中的標(biāo)桿分析產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段：1、標(biāo)桿分析在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，要符合概念樣車參數(shù)、功能和性能目標(biāo)的依據(jù)〔整車〕。2、標(biāo)桿分析是部件選取和設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)的參考依據(jù)3、標(biāo)桿分析是在零、部件設(shè)計(jì)的改進(jìn)和差異設(shè)計(jì)在性能方面的參考依據(jù)4、作跨行業(yè)的技術(shù)性的標(biāo)桿分析，有助于技術(shù)和工藝方面的跨行業(yè)滲透。

2、產(chǎn)品研發(fā)中的標(biāo)桿分析產(chǎn)品試制階段：產(chǎn)品的零、部件性能分析對(duì)標(biāo)試制樣車的參數(shù)、功能與性能的試驗(yàn)研究對(duì)標(biāo)試制樣車的參數(shù)、功能與性能調(diào)試與改進(jìn)對(duì)標(biāo)CAE和試驗(yàn)集成的混合數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)驗(yàn)證的依據(jù)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重要依據(jù)

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程對(duì)于企業(yè)運(yùn)作,在不同層面將標(biāo)桿分析分為三類：戰(zhàn)略層的標(biāo)桿分析：成功戰(zhàn)略中的關(guān)鍵因素操作層的標(biāo)桿分析：在比較本錢和產(chǎn)品的差異性，重點(diǎn)是功能與性能分析。一般僅限于生產(chǎn)同類產(chǎn)品或提供同類效勞的企業(yè)，其目的主要是發(fā)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)點(diǎn)和缺乏，針對(duì)其優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短；根據(jù)其缺乏，選擇突破口。管理層的標(biāo)桿分析：分析企業(yè)的支撐功能

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程產(chǎn)品研發(fā)的標(biāo)桿分析內(nèi)容：1、研發(fā)產(chǎn)品的市場(chǎng)標(biāo)桿分析〔產(chǎn)品規(guī)劃階段〕明確提供給顧客什么研發(fā)產(chǎn)品和市場(chǎng)定位；確定競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。分析競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品顧客滿意度〔功能與性能〕，哪些因素決定顧客的滿意度、市場(chǎng)占有率、根本參數(shù)等。2、標(biāo)桿樣車的參數(shù)與功能分析〔概念設(shè)計(jì)階段〕選取對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品,進(jìn)行參數(shù)與功能分析。哪些功能最有改善的空間？哪些功能在市場(chǎng)上與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手差異化，由哪些功能著手最正確〔或最具潛力〕？哪些功能所占的本錢百分比最高？

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程產(chǎn)品研發(fā)的標(biāo)桿分析內(nèi)容：3、標(biāo)桿樣車的性能分析〔概念與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段〕通過(guò)主觀與客觀〔試驗(yàn)與數(shù)值分析〕評(píng)價(jià)方法對(duì)整車、部件和零件進(jìn)行多學(xué)科的性能分析。例如整機(jī)多學(xué)科性能：產(chǎn)品的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平安性、可靠性和耐久性、NVH、操縱性、制造與裝配工藝性等(輸出)。系統(tǒng)集成與各性能協(xié)調(diào)理念與方法；系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)固有特性(系統(tǒng)內(nèi)在特性)。部件性能：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性、排放與噪聲；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制原理，主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理分析；部件的動(dòng)力學(xué)固有特性零件：幾何設(shè)計(jì)特點(diǎn)、材料特性，應(yīng)力分布等，動(dòng)力學(xué)固有特性

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程標(biāo)桿分析研究用途:產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品驗(yàn)證、產(chǎn)品問(wèn)題的原因分析標(biāo)桿分析研究的方法:1、調(diào)研法與統(tǒng)計(jì)分析方法2、主觀評(píng)價(jià)法多學(xué)科有經(jīng)驗(yàn)的專家評(píng)價(jià)與顧客的評(píng)價(jià)相結(jié)合3、試驗(yàn)研究與數(shù)值分析相結(jié)合的方法基于CAT/CAE現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)備和數(shù)值仿真軟件

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程標(biāo)桿分析研究的流程：實(shí)施標(biāo)桿分析主要有確定內(nèi)容選擇目標(biāo)收集分析數(shù)據(jù)確定行動(dòng)目標(biāo)實(shí)施方案跟蹤結(jié)果。(不同屬性分析)1、確定要進(jìn)行標(biāo)桿分析的具體工程對(duì)不同設(shè)計(jì)階段制定不同的分析工程，與設(shè)計(jì)流程同步。2、選擇目標(biāo)確定了進(jìn)行標(biāo)桿分析的工程后，就要選擇具體的標(biāo)桿對(duì)象：競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品和已生產(chǎn)產(chǎn)品。

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程標(biāo)桿分析研究的流程：3、數(shù)據(jù)的獲取與分析運(yùn)用主觀與試驗(yàn)分析方法，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大量的試驗(yàn)與數(shù)值分析，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與比照。(關(guān)鍵之處和難點(diǎn))4、確定行動(dòng)方案運(yùn)用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，建立模型，找到差距。確定縮短差距的行動(dòng)目標(biāo)和應(yīng)采取的行動(dòng)措施，這些目標(biāo)和措施必須融合到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。5、實(shí)施方案并跟蹤結(jié)果標(biāo)桿分析是發(fā)現(xiàn)缺乏，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)并到達(dá)最正確效果的一種有效手段，整個(gè)過(guò)程必須包括定期衡量評(píng)估到達(dá)目標(biāo)的程度。如果沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)，就需修正行動(dòng)措施。

3、標(biāo)桿分析研究的內(nèi)容、方法和流程標(biāo)桿分析需要相當(dāng)大的投入標(biāo)桿分析的四項(xiàng)典型本錢是：人力資源本錢：多學(xué)科的專家和試驗(yàn)與分析人員設(shè)備與儀器本錢：多學(xué)科的試驗(yàn)設(shè)施投入時(shí)間本錢：是不間斷的跟蹤研究數(shù)據(jù)管理與軟件本錢：建立混合數(shù)字設(shè)計(jì)平臺(tái)輸入附件與風(fēng)噪聲道路不平觸覺視覺聽覺輸出系統(tǒng)4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例-車輛NVH整車系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)方向盤抖動(dòng)座椅振動(dòng)后視鏡振動(dòng)司乘人員耳側(cè)噪聲車輪不平衡4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例確定汽車NVH性能目標(biāo)制定的主要因素有：顧客的要求：在汽車不同工況和路面條件下的振動(dòng)噪聲水平和聲音品質(zhì)。政府強(qiáng)制法規(guī):通過(guò)噪聲的限制。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手樣車水平：開發(fā)新車與標(biāo)桿樣車的水平。公司技術(shù)水平：公司在汽車NVH設(shè)計(jì)、分析與試驗(yàn)方面的能力和配套供給商水平。汽車NVH目標(biāo)設(shè)定(概念設(shè)計(jì)階段)4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例顧客的要求分析：設(shè)計(jì)新型汽車的市場(chǎng)定位和顧客群的要求。標(biāo)桿分析：通過(guò)市場(chǎng)信息和咨詢結(jié)果，對(duì)標(biāo)桿樣車在振動(dòng)噪聲方面的特點(diǎn)進(jìn)行定性認(rèn)識(shí)和定量分析。在規(guī)劃階段確定NVH的水平定位4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手標(biāo)桿樣車水平定性和定量分析法：主觀評(píng)價(jià)：專業(yè)試車員評(píng)價(jià)與顧客評(píng)價(jià)試驗(yàn)客觀評(píng)價(jià)：整車和部件NVH水平試驗(yàn)評(píng)價(jià)-不同工況下的振動(dòng)評(píng)價(jià)、噪聲評(píng)價(jià)、不平順性評(píng)價(jià)……整車NVH固有特性試驗(yàn)評(píng)價(jià)：振動(dòng)模態(tài)，聲腔模態(tài)，物理參數(shù)、剛度、阻尼、聲學(xué)材料特性……4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例通過(guò)標(biāo)桿樣車整車和部件NVH水平測(cè)試主要和比照樣車水平和品質(zhì)，確定開發(fā)車型的NVH指標(biāo)。通過(guò)整車NVH固有特性試驗(yàn)和部件固有特性試驗(yàn)，可將其頻率分布規(guī)律和隔振、隔聲與消聲特性作為整車和部件的特性要求。在對(duì)整車試驗(yàn)中要特別注意參考樣車在隔振、吸振結(jié)構(gòu)、隔聲與消聲材料與結(jié)構(gòu)。通過(guò)試驗(yàn)理解這些結(jié)構(gòu)的作用和對(duì)整車振動(dòng)和噪聲的奉獻(xiàn)。通過(guò)比照樣車的試驗(yàn)結(jié)果和專家決策提出整車級(jí)與部件級(jí)振動(dòng)噪聲的指標(biāo)圖：頻率范圍、隔振、吸振、隔聲與消聲要求(CASCADES)。如何實(shí)現(xiàn)汽車的NVH目標(biāo)4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例例如：整車模態(tài)試驗(yàn)舉例(奇瑞車)車身的固有頻率目標(biāo)一彎：28-31Hz一扭：32-35Hz局部：>40Hz方向柱系統(tǒng)：一彎>35Hz4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例動(dòng)力總成隔振設(shè)計(jì)標(biāo)桿樣車隔振試驗(yàn)動(dòng)力總成懸置剛度試驗(yàn)動(dòng)力總成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)(標(biāo)桿車與設(shè)計(jì)車)懸置安裝參數(shù)動(dòng)力學(xué)建模與分析設(shè)計(jì)隔振系統(tǒng)4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例鼓勵(lì)激振器或力錘力傳感器響應(yīng)加速度計(jì)激光接受器LDV振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)方法4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例桿樣車：卡特彼勒(Caterpillar)小型挖掘機(jī)3055三一重機(jī)SY65C、SY75C標(biāo)桿分析：液壓泵噪聲是主要源更換液壓泵噪聲下降近5分貝分析方法：階次分析與濾波預(yù)測(cè)挖掘機(jī)駕駛艙噪聲控制優(yōu)化ComponentModelingSystemSynthesis響應(yīng)分析響應(yīng)評(píng)估LoadsOKYesNoComponentModelsComponentModels零件建模LoadsLoadsLoadsCAE零件建模Loads試驗(yàn)系統(tǒng)分析的頻率特性試驗(yàn)驗(yàn)證的混合模型4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例CAE/CAT混合動(dòng)力學(xué)模型的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析標(biāo)桿分析X載荷系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)傳遞特性響應(yīng)建模評(píng)價(jià)問(wèn)題的原因驗(yàn)證目標(biāo)設(shè)定4、標(biāo)桿分析的應(yīng)用舉例標(biāo)桿分析是動(dòng)力學(xué)反問(wèn)題CATCAE與CAT數(shù)字建模集成建立混合數(shù)字平臺(tái)概念虛擬樣機(jī)總體初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)零件建模零件t試驗(yàn)車輛EM基于零件的建模特性建模部件子系統(tǒng)車輛目標(biāo)子系統(tǒng)目標(biāo)特性建模優(yōu)化與調(diào)試試驗(yàn)樣車標(biāo)桿分析Motion-Mech