汽车模块化平台战略分析
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5 摘要
汽车产品是规模化经济的产物,优秀的平台化战略能帮助车企开
发通用性强的平台。
车企通过共享技术和降低成本,能够生产出更多新产品,从而大
幅提升其在行业的竞争力。
通过分析典型跨国车企巨头的模块化平台特点、车型开发规划以
及技术战略等,得出发展模块化平台的一些经验要点,对国内自
主车企发展模块化平台给出参考建议。
汽车产品是规模化经济的产物,只有将规模扩大,才能将高额的
研发成本和制造成本摊薄,提高持续盈利能力。
车企一直在寻找大规模化生产过程中问题的最佳解决方案,优秀
的模块化平台战略能帮助车企在全球竞争中脱颖而出。
通过开发通用性强的平台,车企能够进一步控制成本,衍生出更
多新车型产品,实现汽车研发、工艺设计、采购和制造等环节的
多方合作和盈利。
在竞争激烈的汽车制造业,拥有灵活、多产、全球兼容的“超级
平台”才是未来车企屹立不倒的关键所在,为未来汽车制造提供
了无限可能。
1.汽车模块化平台
汽车平台决定了车辆的主要产品特征和技术能力。
在经历了同底盘、平台化生产后,现代汽车业发展的趋势已经非
常明显,即推行欧洲厂商积极推进的“模块化平台”战略。
汽车模块化平台是指汽车从开发阶段到生产制造过程中的设计方
法、设备基础、工艺流程乃至汽车零部件及质量控制的一整套体
系。
一般而言,模块化平台涉及4个层面:
1)产品设计模块化;
2)生产与制造模块化;
3)供应形式模块化,即价值链的分解与外包;
4)生产网络模块化,企业间联盟。
在延续平台化优势的基础上,发挥其灵活性并规避平台化带来的
结构性风险,同时具有能在保留车企系列品牌特征的前提下实现
各车型规模效应的优势。
汽车模块化平台可以把不同车型的众多零部件进行标准化生产,
同时又可以灵活搭载其他新技术。
带来的好处是,使低级别车型的生产标准可以向高级别看齐,尽
可能多地共享零部件技术;高级别车型在保证品质的同时,制造
成本又更具竞争优势。
模块化最核心的部分在于,可以根据自身产品规划和定位来与未
来发展方向进行特定的匹配和调整。 2.主流汽车厂商模块化平台战略分析
2.1 大众汽车平台化战略
大众汽车集团目前的模块化平台主要有横置发动机模块化平台
(MQB)、纵置发动机模块化平台(MLB)、中置发动机模块
化跑车平台(MMB)及前置后驱发动机模块化平台(MSB)。
模块化平台战略不仅是大众持续盈利的关键,也将成为大众的核
心创新驱动力。
基于模块化战略,大众可以在保留多品牌特征的前提下实现规模
效应,并且进一步支持由基于零件的功能设计向基于功能/用户
体验的设计转变。
文章重点介绍其应用最广泛的MQB模块化平台,该平台在大众、
奥迪、斯柯达和西雅特品牌中得到极为广泛的应用,衍生出多达
60款不同的新车,产品线涵盖 A00,A0,A,B 4 个级别。
MQB平台是一个全能型的车型模块化平台,如图1所示。
MQB模块化平台已不再局限于多款车型共享相同的物理底盘结
构,而是以衍生性更强的核心模块为基础,允许对前悬、后悬、
轴距甚至动力架构等进行不同组合,开发出不同车型;并均可共
线生产,从而大幅提高生产的柔性化。
在产品衍生性、零部件互换性、轻量化、成本控制、动力模块化
升级及高端技术应用等方面有着显著优势。
MQB平台的主要特征为:
1)MQB模块化平台的核心是引入了发动机模块的概念,实现发
动机和变速箱种类减少88%。
在MQB模块化平台中起核心作用的是汽油发动机模块(MOB)
与柴油发动机模块(MDB)系列,MOB的代表是全新的EA211
系列,而MDB方面的代表是EA288系列。
其具有动力提升,显著减重;扩大前舱空间,方便管线布局;轻
量化程度和燃油经济性进一步提升等明显优势。 图1 横置发动机模块化平台
2)标准化物理底盘系统,如图2所示。
MQB的主要特征是统一所有发动机的布置。
无论产品属于什么级别,发动机模块有着一致的布置,即前轴中
心线到油门踏板的距离实现了标准化,如图2a所示,发动机安装
倾角也是相同的,使得各种汽柴油车型排气、驱动轴和变速器的
位置都实现统一;标准的后桥接口从设计上保证了后桥、后地板
部分对多连杆悬架和扭力梁悬架的兼容性,如图2b所示。
图2 标准化物理底盘系统
3)统一的标准化零部件模块,设计兼容性强。
MQB主要架构设计基础是围绕关键部件如空调系统、座椅、传
动系统、仪表板及电器等标准化零部件模块,针对市场需求及产
品战略进行组合配置,形成不同品牌级别、不同车身形式的车型,
大大提高零部件的通用性和互换性。
零部件的通用性对多品牌并行的汽车集团尤为重要。
以大众每年产销1000万辆车估算,销量中约有630万辆车型将基
于MQB平台。
如此之高的零部件通用率使得一些年销量仅有几千辆的高档车型
单车成本下降到与年销量上百万辆的中低档车型的单车成本非常
接近,有利于全球零部件供求集中管理,便于集中采购,降低成
本。 4)新技术配置的灵活搭载,例如基于摄像头的交通标识识别系
统、疲劳驾驶检测系统、自适应巡航系统(ACC)、车道保持辅
助系统、环境侦测、前桥电控横向差速器、可变助力转向系统、
多次碰撞自动制动系统、主动乘客保护系统及模块化娱乐系统等。
根据产品特征和市场需要来灵活搭载不同的新技术,最终实现新
车的最大化溢价利润。
5)车型衍生能力强,系列化程度高。
通过不同系列发动机和悬架模块的选用、电器模块高低配置选择
及安全装置模块的不同搭配,衍生出不同性能需求级别、外观造
型差异明显及不同品牌诉求的车型。 2.2 宝马汽车模块化平台
宝马公司一直沿袭着追求驾驶乐趣的后轮驱动传统。
随着市场潮流的改变,宝马推出基于紧凑级前轮驱动平台(UKL)
的全新前驱平台,以保持充足的市场竞争力。
按照宝马的规划,UKL平台上的车型主要定位于入门级,车身长
度在3.8~4.3 m。
具备成本优势的UKL平台的应用对于未来宝马车型的发展趋势产
生更为深远的影响。
UKL平台的核心依然是基于全新的动力总成模块化设计和制造生
产理念,以满足广泛适应横置布局的需要。
不仅开发全新B系列发动机来逐步普及代替N系列发动机,还以
轻量化和模块化为主旋律。
新设计的模块化动力总成以其良好的兼容性、生产的灵活性和成
本优势逐渐获得全球市场的认可。
宝马发动机的模块化通过以气缸为单位模块,采用单缸排量为
500 mL,统一缸心距为92 mm、统一缸径和行程,根据生产和
用户需求,配备不同的模块化整合部件,对汽油机和柴油机的气
缸体、平衡轴、正时链条,甚至是气缸盖螺栓等都使用了相同的
设计,搭配成直列3缸、直列4缸、V型6缸,以及V型8缸等不同
功率段、适应不同用途的B系列机型。 B系列有着紧凑的结构、高度集成化的零件、高零件通用性和高
安装匹配性,同时具备电子气门、缸内直喷及单涡轮双涡管三大
先进技术。
2.3 奔驰模块化平台
奔驰目前的模块化平台主要有前轮驱动架构平台(MFA)、后驱
轿车架构平台(MRA)、模块化高端架构平台(MHA)及模块
化跑车架构平台(MSA)。
其中,MFA平台是一款以前轮驱动为基准结构的高扩展性模块化
平台,类似于大众的MQB平台,可以适用于各种不同的车身结
构,还可以适用于四驱系统。
2.4 沃尔沃模块化平台
沃尔沃实现了全新的可扩展整车平台架构(SPA)及沃尔沃发动
机集群架构(VEA)。
从自动启停技术到混合动力技术,以及纯电动驱动,沃尔沃的
SPA可扩展模块平台兼顾了未来汽车设计生产的多个层面,包括
新产品更为出色的节能环保性、驾驶性能和未来电气化技术。
该平台架构可容纳沃尔沃未来90%的汽车,实现大部分的零部件
通用。
使用SPA平台能够共享基本相同的底盘、悬架、电气和传动系统
及可扩展的系统组件;建立起柔性化产品共线生产体系。
2.5 丰田模块化平台
丰田汽车公司由于自身的车型平台种类及数量巨大,难以完成完
美的模块化平台升级,为此采用了跨平台的模块化方式——
TNGA(丰田新全球架构战略),形成全球配置资源,集中采购,
共用平台。
TNGA模块不仅以大规模减少零部件的数量来提高不同车型的零
部件共享化水平,从而提高产品的开发效率和上市速度为主要目
的,还旨在开发全新底盘平台,在全球市场中建立新的制造标准。
丰田未来将基于B(小型车)、C(中型车)、K(前置前驱中大
型车)3个全新的平台打造多款换代车型,实现更为广泛和全面
的零部件共享,同平台的零部件共享率计划达到70%~80%。 3.某自主品牌的模块化平台架构
某自主品牌汽车制造商通过借鉴国外优秀制造商的模块化战略思
路,根据自身实力和市场竞争定位的环境,开始发展适合自身的
模块化平台架构。
1)受限于自身研发实力及市场竞争能力,目前对于动力系统的
模块化主要定位于低排量的动力模块架构。
重点发展1.3T/1.5T/2.0T的动力序列,提高各排量动力总成的零
部件通用性;同时兼顾混合动力系统新能源电机的柔性集成。
2)通过研发高度集成的底盘模块,进一步完善底盘物理结构的
通用性,使工艺制造模块化更加柔性地满足产品模块化架构的制
造生产。
底盘物理结构模块化集成动力驱动系统、前/后悬架总成、冷却
系统模块、燃油系统总成、制动系统、排气管路及隔热垫等,满
足大托盘一体式的工艺制造模块化装配;同时统一同平台下各车
型底盘零部件的固定点,使各紧固点采用Z向紧固,可以满足采
用全自动化的拧紧工具拧紧底盘重要紧固点,大大提高整车质量
的一致性。
3)进行大量零部件标准模块化集成设计,遵循提高零部件通用
性的设计原则。