克萊斯勒的數(shù)字開拓者

密歇根州的uburn Hills- 克萊斯勒猛犸技術(shù)中心的無(wú)窗“戰(zhàn)爭(zhēng)室”灰色墻壁上的工程圖紙占主導(dǎo)地位。少數(shù)描述了該公司的Concorde和Intrepid車輛的最新變化;還展示了其安大略省Bramelea裝配廠的布局。但是當(dāng)克萊斯勒的工程師和高管們坐在戰(zhàn)爭(zhēng)室的長(zhǎng)中心桌旁時(shí)，他們并沒有注視圖紙。相反，他們的注意力集中在房間一端的計(jì)算機(jī)化投影屏幕上。在那里，他們可以看到公司重新設(shè)計(jì)的LH車輛在他們眼前成型。每個(gè)主要的LH工程決策都發(fā)生在這個(gè)屏幕前面。每個(gè)部件 - 從最小的螺栓到最大的金屬片 - 都可以在其上查看。墻上的紙質(zhì)圖紙只是偶爾提供視覺支持。

歡迎來(lái)到克萊斯勒風(fēng)格的汽車設(shè)計(jì)新世界。通過(guò)采取近期汽車歷史上最大膽的步驟之一，該公司已經(jīng)改變了其車輛工程流程，并消除了曾經(jīng)至關(guān)重要的紙質(zhì)圖紙需求。

雖然乍一看似乎并不那么引人注目，但克萊斯勒采用這一概念的程度卻非同尋常。對(duì)于LH計(jì)劃，該公司已在其計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)了大約1,900張圖紙，其中大約有1100萬(wàn)個(gè)數(shù)字多邊形。使用該數(shù)據(jù)庫(kù)，其工程師可以檢查車輛上所有部件之間的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干擾。他們可以在基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的碰撞測(cè)試中應(yīng)用CAD數(shù)據(jù)，創(chuàng)建沖壓模具和裝配工具，并檢查發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的火焰前沿。此外，他們已經(jīng)捉襟見肘了數(shù)字化工程過(guò)程，包括所有公司的零部件供應(yīng)商和其模具供應(yīng)商。

文化變革。當(dāng)克萊斯勒工程師在1995年開始重新設(shè)計(jì)流行的LH車輛時(shí)，他們的使命宣言并沒有要求數(shù)字設(shè)計(jì)。克萊斯勒大型車平臺(tái)車輛開發(fā)執(zhí)行工程師John E. Kent回憶說(shuō)：“我們希望保留我們?cè)谠缙贚H上做的事情，并改善那些出錯(cuò)的地方。”

管理人員確定了他們想要在重新設(shè)計(jì)的LH中保留的五大特征 - 性能，價(jià)值，工藝，造型和包裝，以及它的“駕駛樂趣”性質(zhì)。在分類帳的另一邊，該公司呼吁其工程師消除早期LH的問題區(qū)域 - 道路噪音，粗糙度，以及在較小程度上解決汽車除霜器和前燈的困難。

與此同時(shí)，克萊斯勒希望“將駕駛室推向下一代”。這意味著降低發(fā)動(dòng)機(jī)罩線，延長(zhǎng)擋風(fēng)玻璃的底部，并取出一些前懸。為了滿足新的排放要求，他們還需要將催化轉(zhuǎn)換器從汽車下方轉(zhuǎn)移到汽車引擎蓋下。

簡(jiǎn)而言之，工程師面臨著包裝的噩夢(mèng)。當(dāng)克萊斯勒工程師在1993年的模型中首次實(shí)施時(shí)，駕駛室前進(jìn)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在他們需要讓引擎蓋區(qū)域比以前更低，更光滑。與此同時(shí)，他們需要在已經(jīng)擁擠的發(fā)動(dòng)機(jī)艙區(qū)域增加更多。

然而，這個(gè)看似不可能的任務(wù)的解決方案已經(jīng)在進(jìn)行中。五年前，它的第一部分已經(jīng)落實(shí)到位?？巳R斯勒的平臺(tái)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在LH轎車，Viper，重新設(shè)計(jì)的小型貨車和Dodge Ram卡車的驚人成功中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。平臺(tái)概念將設(shè)計(jì)，工程，制造，裝配，采購(gòu)，會(huì)計(jì)，財(cái)務(wù)和其他個(gè)人聚集在跨職能團(tuán)隊(duì)中，然后將它們放在彼此相距幾英尺的位置。

突然之間，以前只知道自己的部分和供應(yīng)商名稱的工程師被迫看到更大的圖景。他們了解了他們特定部件的制造，裝配，成本分解以及它在整個(gè)子裝配中的作用。“在這種文化中，每個(gè)工程師都成為他們所在地區(qū)的企業(yè)家，”克萊斯勒大型汽車平臺(tái)工程總經(jīng)理John C. Miller說(shuō)。而且，無(wú)可否認(rèn)，平臺(tái)概念是成功的。

文化變革二。但隨著LH重新設(shè)計(jì)的推出，克萊斯勒工程師面臨著另一種文化變革：100%的電子設(shè)計(jì)。像許多公司一樣，克萊斯勒長(zhǎng)期以來(lái)在各種組件的設(shè)計(jì)中實(shí)施了CAD技術(shù)，但它從未使電子設(shè)計(jì)成為普遍的法令。“多年來(lái)，我們所有人都在CAD中設(shè)計(jì)零件，”Kent回憶道。“然后我們會(huì)把設(shè)計(jì)交給那些會(huì)切割三維木模型的人。所以我們意識(shí)到我們?cè)诶速M(fèi)時(shí)間。”

更糟糕的是，像通用汽車一樣，克萊斯勒沒有指定任何單一的CAD系統(tǒng)。(福特，1995年，選擇SDRC的I-DEAS作為其單一系統(tǒng)。)相反，公司周圍存在對(duì)不同CAD系統(tǒng)的忠誠(chéng)度。在一個(gè)部門中，工程團(tuán)隊(duì)有時(shí)會(huì)使用兩到三個(gè)單獨(dú)的程序。“每個(gè)人都有這個(gè)系統(tǒng)，”肯特說(shuō)。

但隨著LH重新設(shè)計(jì)于1995年2月推出，所有這一切都開始發(fā)生變化?？巳R斯勒要求平臺(tái)團(tuán)隊(duì)專注于單一的CAD系統(tǒng)，即CATIA。“克萊斯勒所做的最重要的事情就是說(shuō)，'我們專注于一個(gè)且只有一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)'，”肯特說(shuō)。“從一組通用數(shù)據(jù)中獲得的時(shí)間收益令人難以置信。”

然而，克萊斯勒并不滿足于讓6,000名自己的工程師使用一組通用數(shù)據(jù)來(lái)獲得時(shí)間收益。該公司還希望其供應(yīng)商能夠在CATIA工作。鑒于克萊斯勒從供應(yīng)商那里購(gòu)買了每輛汽車約70%的內(nèi)容，這是一個(gè)特別深遠(yuǎn)的決定。(相比之下，福特購(gòu)買約50%，通用汽車購(gòu)買約30%。)

“我們告訴所有供應(yīng)商：'我們不僅要求你們完全合作，我們希望你們能夠以電子方式聯(lián)系，'”米勒說(shuō)。“我們告訴零件供應(yīng)商和模具供應(yīng)商。”

數(shù)字回報(bào)。對(duì)于克萊斯勒而言，這場(chǎng)徹底的文化變革的痛苦是值得的。從新的LH計(jì)劃開始，工程師很快就看到了這些優(yōu)勢(shì)。

而不是建立新LH的粘土模型，然后數(shù)字化粘土，設(shè)計(jì)師反過(guò)來(lái)做。他們對(duì)車輛進(jìn)行了數(shù)字化設(shè)計(jì)，在高管在戰(zhàn)爭(zhēng)室的巨大投影屏幕上查看其圖像后，反復(fù)添加和減少功能。數(shù)字樣式模型總是以三維方式完成，屏幕上的投影非常詳細(xì)，甚至可以看到陽(yáng)光如何從車輛的金屬板上反射出來(lái)。達(dá)成協(xié)議時(shí)，他們最終建立了一個(gè)粘土模型，但只是對(duì)那些對(duì)其實(shí)際存在感到更舒服的人的讓步。

“通過(guò)這種方式，我們可以提供10種不同的設(shè)計(jì)方案，而無(wú)需構(gòu)建10種不同型號(hào)的成本，”克萊斯勒高級(jí)CAD CAM研究工程師Robert M. Trecapelli說(shuō)。“如果其中一位高管說(shuō)，'我喜歡那款車型的前大燈和其他型號(hào)的尾燈'，那么他們可以在第二天再回來(lái)，我們可以向他們展示它的外觀。”

把它吹出來(lái)。然而，數(shù)字設(shè)計(jì)的一些最大回報(bào)是在工程過(guò)程中完全實(shí)現(xiàn)的。為了遏制LH的噪音 - 振動(dòng) - 粗糙度問題，克萊斯勒工程師專注于空氣感應(yīng)噪音。他們的目標(biāo)是：重新設(shè)計(jì)進(jìn)氣歧管并使其聽起來(lái)更悅耳。

幾年前，這意味著要構(gòu)建原型，運(yùn)行測(cè)試，修改設(shè)計(jì)，創(chuàng)建另一個(gè)模具，以及構(gòu)建另一個(gè)歧管。充其量，大多數(shù)車輛程序允許工程師有足夠的時(shí)間進(jìn)行四到五次這樣的迭代。

然而，在LH上，工程師經(jīng)歷了超過(guò)1,500次迭代，他們?cè)诹鶄€(gè)月內(nèi)完成了比使用舊方法更少的時(shí)間。他們采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)程序，通過(guò)電子方式改變了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音特性，然后為戰(zhàn)爭(zhēng)中的高管們展示了新的聲音。

為了在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試指定的原型，他們只是將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到CNC機(jī)器并切割部件的“流動(dòng)箱”。結(jié)果：它們不僅改善了噪聲特性;它們改善了空氣流動(dòng)質(zhì)量。該公司的新型鋁塊發(fā)動(dòng)機(jī)得益于該設(shè)計(jì)，每個(gè)尺寸的扭矩比同類別中的任何其他發(fā)動(dòng)機(jī)都要大。

數(shù)字裝配?？巳R斯勒也受益于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造之間的聯(lián)系。與傳統(tǒng)的過(guò)程不同，人工干預(yù)總是難以確定制造問題的根源，這個(gè)過(guò)程的每個(gè)步驟都是由硬數(shù)據(jù)定義的。結(jié)果，當(dāng)它們出現(xiàn)時(shí)更容易發(fā)現(xiàn)問題。

這在建造新的鋁制罩子時(shí)尤其重要;克萊斯勒從來(lái)沒有做過(guò)一次。由于能夠快速定位潛在問題，因此每次出現(xiàn)問題時(shí)，他們不再需要反復(fù)重新制作零件。“從數(shù)學(xué)的角度來(lái)看，這樣做的能力保證了引擎蓋的質(zhì)量，”Trecapelli說(shuō)。“這將使我們的發(fā)布變得更順暢，因?yàn)槲覀儾粫?huì)在批量生產(chǎn)前10周追逐問題。”

然而，數(shù)字化過(guò)程的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)⑺衅嚁?shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)中心位置。這使工程師能夠更好地理解組件之間的關(guān)系，并在他們承諾構(gòu)建零件之前考慮可維護(hù)性問題。

克萊斯勒工程師使用一種名為數(shù)字模型裝配的工藝，匯集了車輛四個(gè)關(guān)鍵區(qū)域的數(shù)據(jù)：車身，動(dòng)力總成，底盤和內(nèi)飾。一種稱為克萊斯勒數(shù)據(jù)展示器的特殊計(jì)算機(jī)程序與CATIA合作，讓工程師可以看到組件是否相互干擾，或者它們是否以任何方式共享相同的空間?？梢暬鳛榉浅Ｆ胀ǖ母缮鏅z查過(guò)程提供了非凡的速度。在一種情況下，在檢查鈑金零件之間的干涉時(shí)，系統(tǒng)在17秒內(nèi)執(zhí)行了8,646次檢查。

由于數(shù)字組裝過(guò)程，該團(tuán)隊(duì)消除了對(duì)所謂“雄鹿”的需求。在汽車行業(yè)中，雄鹿隊(duì)傳統(tǒng)上一直是在設(shè)計(jì)過(guò)程早期檢查干擾的粗略方法。工程師通常用手頭的東西建造雄鹿：玻璃纖維，金屬板，泡沫聚苯乙烯，甚至鞋盒。使用與他們提議的組件大小相匹配的錢，他們參加了他們?cè)谄囍姓紦?jù)空間的會(huì)議。

過(guò)去，隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)步，工程師通常會(huì)重建他們的錢。例如，在1993年的LH車輛上，他們共使用了16美元。相比之下，新的LH沒有使用。

LH團(tuán)隊(duì)成員表示，數(shù)字裝配在數(shù)百個(gè)實(shí)例中簡(jiǎn)化了開發(fā)過(guò)程。當(dāng)他們將LH的底盤托盤安裝到汽車車身上時(shí)，他們對(duì)數(shù)字裝配的優(yōu)勢(shì)有了充分的認(rèn)識(shí)。底盤托盤通常包含發(fā)動(dòng)機(jī)，懸架，燃油系統(tǒng)，燃油管路和許多其他部件，在第一次嘗試時(shí)很少成功地連接到車身。但是在新的LH上，它在前五分鐘沒有干擾。

“這很容易讓我們把它帶回來(lái)并重新安裝，只是為了確保我們沒有做錯(cuò)任何事，”米勒回憶道。“1993年，當(dāng)我們?cè)噲D裝上第一輛汽車時(shí)，我們?nèi)匀辉谌齻€(gè)月后試車。”

意義深遠(yuǎn)的收益。數(shù)字組裝的優(yōu)點(diǎn)也可以從一個(gè)程序轉(zhuǎn)移到另一個(gè)程序。最近，當(dāng)米勒考慮在克萊斯勒Sebring敞篷車上使用LH發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，他請(qǐng)高級(jí)底盤動(dòng)力總成的主管亞瑟安德森對(duì)他進(jìn)行干涉檢查。

“他讓我在星期四下午做檢查，”安德森回憶說(shuō)。“到星期五早上，我們編制了一份需要更改的所有部分的清單。”安德森補(bǔ)充說(shuō)，這種干擾檢查以前需要大約三個(gè)月。

數(shù)字裝配還為工程師提供了不僅能夠看到零件如何在車輛中組裝在一起的能力，還能看到子系統(tǒng)如何組裝。例如，對(duì)于車輛底板的組裝，數(shù)字組件顯示焊接的數(shù)量和所需的機(jī)器人的數(shù)量，以及其他工具和固定裝置。

如果沒有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的普遍可用性，這一切都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。如果沒有消除設(shè)計(jì)，工程，制造，裝配和采購(gòu)之間界限的文化，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

專家們欣然承認(rèn)，這種文化變革有時(shí)會(huì)令人痛苦。“這很難處理，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人都想要分區(qū)和僵化的結(jié)構(gòu)，”密歇根大學(xué)汽車運(yùn)輸研究辦公室主任大衛(wèi)科爾指出。“但現(xiàn)在，公司需要靈活而敏捷。”如果他們不是，他警告說(shuō)，他們可能會(huì)被拋在后面。

計(jì)算工具是關(guān)鍵。對(duì)于克萊斯勒來(lái)說(shuō)，新工藝的好處很多。它使該公司能夠在31個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)協(xié)和式飛機(jī)和無(wú)畏飛機(jī)，而1993LH車型則為39架。

更重要的是，它使克萊斯勒的設(shè)計(jì)師能夠?yàn)檐囕v提供他們想要的外觀，并使工程師能夠解決早期的LH問題。例如，計(jì)算機(jī)分析使它們能夠改善密封和NVH。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步降低了空氣噪音。通過(guò)管道的更好的空氣流動(dòng)提高了除霜器的性能。而前燈一度被批評(píng)為無(wú)效，因?yàn)樗鼈兲。蝗徽紦?jù)了汽車的前部。該公司現(xiàn)在努力在宣傳照片中展示大而時(shí)尚的頭燈。

工程師說(shuō)如果沒有新工藝，這一切都不可能實(shí)現(xiàn)。他們聲稱，緊密的包裝將是不可能的。“如果我們沒有計(jì)算工具和DMA，我們就不能執(zhí)行這種設(shè)計(jì)，”肯特宣稱。

米勒說(shuō)，對(duì)于消費(fèi)者而言，節(jié)省的時(shí)間和金錢意味著更多的產(chǎn)品價(jià)值。“如果我們能夠從成本中扣除成本，那么我們就可以把這個(gè)成本放在可以為客戶帶來(lái)更多價(jià)值的地方，”他解釋道。“這是我們?cè)O(shè)計(jì)汽車的方法。”

當(dāng)克萊斯勒工程師重新設(shè)計(jì)流行的LH轎車時(shí)，他們的挑戰(zhàn)是保持最佳功能，并消除現(xiàn)有的缺點(diǎn)：

克萊斯勒的LH車輛不是該公司唯一受益于其對(duì)數(shù)字設(shè)計(jì)的新重視的產(chǎn)品。該公司的新型V-6系列鋁塊發(fā)動(dòng)機(jī)在98周內(nèi)開發(fā)，耗資約6.25億美元，可能成為近期汽車歷史上最短的發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目。

典型的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)計(jì)劃大約需要21/2年，耗資約10億美元。

盡管成本更低，開發(fā)時(shí)間更短，克萊斯勒表示，新發(fā)動(dòng)機(jī)提供的扭矩比同級(jí)別中的任何其他發(fā)動(dòng)機(jī)都要高，同時(shí)仍能提供良好的效率。關(guān)鍵：計(jì)算機(jī)分析使工程師能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)方面進(jìn)行建模，從火焰前沿傳播到空氣感應(yīng)。“我們不可能以任何其他方式實(shí)現(xiàn)這種性能和效率，”克萊斯勒大型車平臺(tái)車輛開發(fā)執(zhí)行工程師John E. Kent說(shuō)道。

該公司的發(fā)動(dòng)機(jī)系列包括三種型號(hào)：2.7升，24氣門雙頂置凸輪V-6;3.2升，24氣門V-6;和一個(gè)3.5升，24氣門V-6。2.7升將成為1998年道奇Intrepid和克萊斯勒協(xié)和飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)。3.2升發(fā)動(dòng)機(jī)將為道奇Intrepid ES和克萊斯勒Concorde LXi提供動(dòng)力，而3.5升將專門用于替換克萊斯勒LHS和Eagle Vision。