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我國中卡產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了技術(shù)引進、消化吸收、自主研發(fā)和創(chuàng)新應(yīng)用等多個階段，中卡的產(chǎn)品應(yīng)用也已滲透到多個領(lǐng)域。特別是近年來，伴隨物流運輸和城市建設(shè)的高速發(fā)展，對中卡產(chǎn)品的性能要求不斷提升，而市場主體產(chǎn)品平臺最近投放市場的也已七年之久。經(jīng)濟與物流的發(fā)展，催生對中卡產(chǎn)品技術(shù)平臺換代升級的迫切需求。
在商用車領(lǐng)域，中卡無疑是最具個性化的車型，城市配送、城際運輸、市政作業(yè)，輕載、重載、標載，不同的應(yīng)用領(lǐng)域和工況使得中卡產(chǎn)品的需求千差萬別。如何精準滿足各細分市場的需求，成為中卡制造企業(yè)面臨的難題。顯然，單一的傳統(tǒng)平臺已很難應(yīng)對當下的市場變化，能夠靈活、精準的滿足細分市場需求特征的全新平臺成為中卡產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的必然。在這樣的大背景下，福田歐馬可S5超級中卡應(yīng)需而生。
【歐馬可S5超級中卡】
對于汽車產(chǎn)品來說，平臺是指在汽車研發(fā)設(shè)計之初，根據(jù)目標需求所搭建的涵蓋整車動力、底盤、電子電器和車身4個系統(tǒng)以及產(chǎn)品架構(gòu)的邏輯關(guān)系。通俗來說，歐馬可S5是一款徹徹底底的新中卡，也是當前國內(nèi)中卡市場唯一一款全新平臺產(chǎn)品。自2017年上市以來，歐馬可S5中卡已取得了1萬多輛的銷量，并且保持著較高的增長率，這還是在沒有拓展專用車的情況下取得的成績。福田汽車工程研究總院副院長韓云肖認為，S5這款采用全新流程、全新理念、全新試驗驗證方式開發(fā)的全新平臺中卡，在給終端用戶帶來實際價值的同時，也為福田汽車的研發(fā)積累了寶貴經(jīng)驗。
新平臺聚焦經(jīng)濟性、可靠性
“S5中卡所屬的福田M4平臺完全來源于市場需求，是根據(jù)用戶、市場、法規(guī)來定義平臺。”福田汽車工程研究總院副總工程師田孟義是S5中卡的研發(fā)負責人，他強調(diào)S5平臺從構(gòu)思時就與原有平臺不同，“以前是結(jié)構(gòu)開發(fā)，現(xiàn)在是性能導(dǎo)向，這就是開發(fā)理念的變化?！闭囬_發(fā)最大的難點就是平臺規(guī)劃，S5中卡面對的市場需求極其豐富，如何用有限的產(chǎn)品技術(shù)平臺和功能模塊來滿足，成為開發(fā)團隊必須要思考的問題。
首先，在選取標桿時，S5研發(fā)團隊把目光從國內(nèi)轉(zhuǎn)向歐洲，將戴姆勒、曼恩、達夫的中卡車型作為技術(shù)標桿，進行性能水平研究，又將國內(nèi)占有率最高的車型作為市場標桿，進行競爭力研究。田孟義坦言，S5要實現(xiàn)對上述標桿全面超越不太現(xiàn)實，但把客戶最關(guān)注的指標做優(yōu)，其他指標持平，就可以在競爭中勝出。研發(fā)團隊當時為S5定義的特性有16項，最終根據(jù)用戶需求來進行取舍。在分析TCO成本結(jié)構(gòu)時研發(fā)團隊發(fā)現(xiàn)，油耗、維修成本排名前2位。于是，重點采用相應(yīng)的技術(shù)手段，實現(xiàn)這兩項成本的降低。
在油耗方面，S5采取了十幾項手段進行優(yōu)化。S5造型風格由歐洲設(shè)計公司完成，根據(jù)福田研發(fā)提出的降低風阻需求進行風洞試驗，并對造型進行全面優(yōu)化。S5搭載的福田康明斯ISF4.5發(fā)動機，在開發(fā)階段就與整車進行一體化開發(fā)，以S5中卡的整車目標性能特征要求作為發(fā)動機設(shè)計的依據(jù)進行輸入，一一對應(yīng)開發(fā)。因此，ISF4.5發(fā)動機的外特性和萬有特性最適合S5中卡，體現(xiàn)出的特點就是升功率最大，最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速區(qū)間最寬，最低油耗率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速及扭矩區(qū)間最廣。經(jīng)過傳動系統(tǒng)的優(yōu)化匹配，在更多工況下，使發(fā)動機可一直工作在最佳油耗區(qū)。此外，通過對動力附件、熱管理系統(tǒng)等優(yōu)化，配合良好的駕駛室密封性與保溫性，提升駕駛室采暖或制冷效果，減少空調(diào)工作時長，在提升駕駛舒適度的同時，又可降低油耗。S5中卡在終端市場取得的最終油耗表現(xiàn)是：燃油成本1公里節(jié)省0.1—0.2元。
【康明斯ISF4.5L發(fā)動機】
如果要降低維修成本，就需要提升車輛的可靠耐久性，這也是研發(fā)團隊花費精力最多的地方。在S5開發(fā)中首先采用故障預(yù)防的方法，通過采用DFMEA分析、FAT、P圖、B圖等故障設(shè)計預(yù)防工具的引用，對整車可靠性進行科學(xué)嚴謹?shù)尿炞C。為此，福田專門聘請了2位可靠性驗證專家，一位出自戴姆勒，導(dǎo)入了戴姆勒的可靠性驗證方法，另一位為加拿大華裔專家，提供了可靠性驗證標準的理論指導(dǎo)。
此外，在可靠性驗證方面，針對每個零件，都制定設(shè)計驗證計劃，并經(jīng)過OTS認可程序的認證，實現(xiàn)可靠性驗證的結(jié)果準確、科學(xué)。在主要零部件基于載荷譜的臺架試驗基礎(chǔ)上，通過采用實際典型客戶道路路譜與試驗場各種壞路的路譜對比分析，策劃耐久性試驗方案；并根據(jù)所選的普通道路的路譜分析結(jié)果，制定了強化可靠性的試驗方案。目前歐馬可S5可靠性大幅提升，維修間隔較同類產(chǎn)品增長了1/3。
經(jīng)驗豐富的德國專家，可以給出很多可以改進問題的有效建議，他們的開發(fā)理念是把問題進行管理，通過反復(fù)驗證，形成作業(yè)模板，比如哪些零部件在什么里程會出現(xiàn)故障，形成監(jiān)控表，最終把問題歸零。加拿大華裔專家則把這些驗證標準體系化，以應(yīng)用于未來的產(chǎn)品開發(fā)。據(jù)悉，在近日中國汽車工程學(xué)會舉行的商用車可靠性標準體系研討會上，福田M4平臺的可靠性驗證體系得到多方認可，將牽頭參與這一標準體系的起草工作。
模塊化讓定制充滿活力
2018年，歐馬可S5相繼推出快遞之星、冷鏈之星、綠通之星等車型。面對不同細分市場，S5中卡不僅表現(xiàn)出更快速的市場反應(yīng)能力，還提出了定制化口號，而支撐定制化的是其基于市場需求的平臺模塊化屬性。
【歐馬可S5綠通之星、快遞之星、冷鏈之星】
模塊化開發(fā)方式在歐洲已經(jīng)興起多年，福田研發(fā)團隊參照了歐洲的模塊化方式。首先整理出一份詳盡的市場需求特性表單，對應(yīng)形成相應(yīng)的零部件矩陣。經(jīng)過細化，將產(chǎn)品平臺一次性搭建完成，然后以模塊化為主導(dǎo)進行拓展。田孟義舉例說，這就像一棵大樹的樹根，在形成幾個根車型之后，下面可以根據(jù)不同配置衍生出眾多類似于根須的細分車型，用戶可以根據(jù)自己的需求進行點單。由于模塊化零部件矩陣具有很強的拓展性，只要有驗證成熟的零部件模塊，隨時都可以加入到這一矩陣中。S5中卡打出的定制化理念就是根據(jù)細分市場的產(chǎn)品需求，用不同的模塊實現(xiàn)產(chǎn)品的量身定制。
在卡車產(chǎn)品開發(fā)中，如果品種過多，就會造成開發(fā)成本不斷增加。而通過產(chǎn)品平臺化，零部件模塊化，S5中卡可以在保證最低成本的情況下，用最少模塊滿足最多需求。例如，針對快遞用戶，通過不同的車架和車廂長度模塊，實現(xiàn)貨廂容積大，滿足多拉貨，多收益的運輸?shù)男枰?/p>
田孟義認為，S5中卡平臺化不僅是一種理念，還要有實踐經(jīng)驗。不能是一個人有這種理念，而是要深深植入到開發(fā)團隊每一個工程師的心中。來自福田汽車工程研究總院中重卡技術(shù)中心的3位年輕工程師，分享了他們在開發(fā)S5過程中對于模塊化理念的實踐經(jīng)驗。
負責電子電器部分電器工程師陳工說，S5的電子架構(gòu)采用了超前設(shè)計，可以滿足未來5-10年的需求。將底盤域車身域搭建完成后，便于后期的拓展，這些拓展包括各種駕駛輔助系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)平臺升級，特別是國六排放電控系統(tǒng)，S5平臺已經(jīng)提前做好規(guī)劃，不用做大的改動就能輕松升級，保證了國六技術(shù)成熟度。目前S5配裝的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以實現(xiàn)電子圍欄、油耗分析、維保提醒、疲勞駕駛、駕駛行為分析等等功能，可幫助車隊進行車輛及駕駛員的管理，提高車隊運營效率和經(jīng)濟效益，降低安全風險和能耗。
在談到模塊化的具體體現(xiàn)時，陳工舉了一個例子，S5儀表開發(fā)通過參數(shù)變化配置了26個功能清單，為匹配不同的發(fā)動機預(yù)留了8種不同需求，但在硬件上只需要一個型號的儀表盤就可以適應(yīng)所有需求。對于售后服務(wù)商來說，儀表備件只需要一種，可以減少庫存成本，提升服務(wù)速度。對于終端用戶來說，模塊化程度高可減少配件品種，便于車輛后期的維修，降低維修費用。
負責動力附件部分設(shè)計的工程師吳工認為，模塊化主要體現(xiàn)在兩個要素：一是不變要素，要實現(xiàn)可互換安裝，二是可變要素，要適應(yīng)系統(tǒng)及整車的調(diào)整需要。例如，水箱不變的是寬度，可變的是高度、厚度，S5有不同的水箱模塊來滿足發(fā)動機不同動力段需求。S5的進氣系統(tǒng)有3款不同流量的空濾器，在國六階段可根據(jù)技術(shù)需求選擇合適的模塊。
【歐馬可高位進氣系統(tǒng)】
除了自身部門設(shè)計理念的變化，部門之間的協(xié)同更早更深入。吳工說，以前動力附件對整車NVH的關(guān)注度一般，而且介入比較晚，現(xiàn)在歐馬可從開發(fā)初期就介入，將設(shè)計和分析緊密結(jié)合。通過對發(fā)動機懸置進行仿真分析，優(yōu)化進氣道剛度等手段，使得S5的整體噪聲下降了4-5分貝。
而對于底盤制動系統(tǒng)，卡車載重平臺不同，對制動的要求也不同，S5制動器形式有很多模塊，且這些模塊都是驗證成熟的模塊。在空氣處理單元方面，同屬于超級卡車的重、中、輕卡都采用同一體系，使得采購成本更低，比如在成本不變的情況下，S5的空氣干燥器增加了濾油功能。再如，S5之前采用單缸空壓機，客戶反映有時候打氣時間長，根據(jù)這一市場反饋，S5很快就切換為雙缸空壓機模塊。模塊化帶來了對客戶需求的快速響應(yīng)能力。
一次規(guī)劃，分步開發(fā)。S5采用的平臺模塊化方式大大降低了開發(fā)成本及后期的產(chǎn)品升級成本。田孟義說，被動安全方面，S5在滿足歐洲ECE R29 02版法規(guī)同時，預(yù)留了03版升級空間，2020年5月1日中國將要升級到03版標準，S5不做大的改動就能滿足新的標準。此外，S5方向盤內(nèi)還預(yù)留了安全氣囊的空間。
展示鏈合創(chuàng)新的最新成果
一直以來，福田汽車在商用車研發(fā)中都在倡導(dǎo)鏈合創(chuàng)新理念。韓云肖認為，S5中卡所屬的M4平臺是對鏈合創(chuàng)新理念的一次生動實踐。
在M4平臺立項之后，福田決定學(xué)習(xí)借鑒德國戴姆勒的開發(fā)思路和理念，與IBM以及EFS等知名咨詢公司進行合作，而后者正是給奔馳卡車做系統(tǒng)咨詢的一家公司。除了產(chǎn)品定義采用戴姆勒的定義方法，產(chǎn)品開發(fā)流程FCVDS也同樣借鑒了戴姆勒商用車產(chǎn)品的開發(fā)流程，并結(jié)合自身實際，進行了適應(yīng)性調(diào)整，形成了FCVDS 3.0。
【歐馬可S5車架】
引入國際化的人才也是實現(xiàn)鏈合創(chuàng)新的重要手段。福田汽車德國研發(fā)中心聘請了前戴姆勒的工程師，福田汽車工程研究總院聘請了前五十鈴的工程師，福田戴姆勒的外方工程師也作為顧問參與了M4平臺的車輛評價工作。戴姆勒專家?guī)砉こ探?jīng)驗，五十鈴專家?guī)砑夹g(shù)管理經(jīng)驗，奧地利ECS專家負責底盤調(diào)校，日本工程師則偏向于從用戶角度進行評價，多方智慧結(jié)合在一起，把產(chǎn)品變成商品，最終交出一份相對完美的作業(yè)。
汽車產(chǎn)品的研發(fā)，有高手的引領(lǐng)很重要。韓云肖說，國內(nèi)商用車研發(fā)遇到的瓶頸，必須要通過鏈合的力量來突破?！叭蛉笃髽I(yè)戴姆勒、康明斯、采埃孚都已經(jīng)與福田汽車合資，中方研發(fā)團隊與這些高手學(xué)習(xí)，可以在合作中快速提升自己的能力。”
只為用戶運營價值的最大化
對用戶而言，平臺模塊化似乎是一個看不見摸不著的理念，但其實它給用戶帶來的好處顯而易見，那就是能更容易找到一款最適合自身業(yè)務(wù)的運輸工具，從而實現(xiàn)運營價值最大化。相比以往一車多用的粗放式用車理念，這無疑是一種進步。模塊化設(shè)計就像搭樂高積木一樣，在一個平臺上可以通過模塊數(shù)量加減來完成不同產(chǎn)品的變形。從用戶角度最直接的感知就是產(chǎn)品可靠性提升，油耗降低，維修更便利。因為模塊化使得車輛零部件數(shù)量減少，車輛自重降低，生產(chǎn)裝配復(fù)雜度下降，產(chǎn)品質(zhì)量控制更加容易。其中，采用模塊化、輕量化設(shè)計的ISF4.5發(fā)動機，零件數(shù)量減少40%，自重僅395kg。
與通用化開發(fā)過程不同，歐馬可S5在開發(fā)中重點針對不同細分市場的專業(yè)化需求構(gòu)建出不同的模塊，比如，農(nóng)副生鮮產(chǎn)品運輸車主要為標載，可以走高速路綠色通道，對車速和車輛可靠性要求較高，車輛自重要輕，而價格不能太高；以順豐為代表的快遞企業(yè)，主要運輸輕拋貨物，對車輛的準點率要求高，車的載重能力不要求太高，但車速要求高，對車輛安全配置要求也更高；這些特點要求在設(shè)計時必須在零部件選型方面具有針對性。除物流領(lǐng)域，S5超級卡車平臺還將面向更為復(fù)雜的專用車市場，而很多專用車的作業(yè)工況復(fù)雜，一些環(huán)衛(wèi)車作業(yè)車速只有7-10 km/h，而往返場站時車速則要達到50-60 km/h，這就要求發(fā)動機調(diào)校時要兼顧到兩種需要，最大化滿足用戶需求。
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