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汽车设计和开发环节的信息化

●在设计和开发阶段,通过信息化降低成本
    日本的汽车行业一直在生产车间开展TQC(Total Quality Control)等降低成本的活动,然而,生产一线降低成本的余地越来越小。为了进一步大幅降低成本,不仅要从生产车间,还需要从设计阶段入手来考虑这一问题,据说产品成本的70~80%都是在设计阶段决定的,因此,降低设计成本成为大家的共识。所谓降低设计阶段的成本,就是要在设计阶段决定产品的目标成本,然后以实现这一目标的生产方法为前提进行设计。
    为了适应不断变化的市场需求,如生命周期短、产品多种多样等特点,必须使得过去的生产信息易于检索、再利用和更改。同时,必须使设计、生产、销售等各部门与各相关企业之间做到信息共享。
    为了促进各种技术、业务程序、企业文化及跨越国界的协作,JAMA正在致力于 CAD数据交换、PDM数据交换、CAD数据质量、CAD数据长期保存等业务的标准化和应用工作。

图6●降低汽车成本

 

■CAD/CAM的进步
    CAD(Computer Aided Design)意即“”计算机辅助设计、CAM(Computer Aided Manufacturing)意即“计算机辅助制造”,CAD/CAM系统已经成为设计、制造汽车等工业产品所不可缺少的技术。一般来说,设计上使用的图纸有立体图、平面图、侧面图等三种。而CAD与此不同,它就像是在三维空间上制作铁艺工艺品,不仅可以用线描绘物体,而且可以从任何角度来显示所画的图形。这就是所谓的三维CAD。像铁艺一样用线(钢丝)的组合来表现产品轮廓的模型称为“钢丝框架模型”。在该产品的轮廓上贴上纸来表现位于骨架间的产品表面的叫做“Surface(表面)”,用多个表面表现的模型叫做“表面模型”。其次,用具有三维CAD图形厚度和内容的图形、真实再现产品形状的模型,叫做“实体模型”(右图)。现在,几乎所有的三维CAD都具有实体模型功能。CAD数据是计算机上的数据,为了实际制作产品,还必须制作模具。模具一般是用NC(数控)机床自动切削制作。CAM的重要功能之一,就是根据CAD数据创建NC机床动作控制数据。NC机床根据XYZ三维坐标数据,自由移动工具的刀尖,切削出模具。

 

●CAD/CAM与并行工程
    以前,汽车厂商的设计、开发部门,都是先用铅笔、规尺画图,用图纸与公司内外进行交流,并根据图纸制作实物模型,再根据模型进一步制作冲压模具。而引进CAD技术,利用计算机进行辅助设计后,设计现场发生了很大的改观。
    使用计算机进行作业,不仅能方便地画出直线、曲线、正方形、圆形等基本图形,而且在需要修改时,可以仅将所需信息(层的表示、非表示)进行显示,并写入修改事项。
    而且,数字化的CAD/CAM数据,将以往在设计→试制→分析→评价→模具制作等一系列过程中,各工序和部门分头输入和进行处理的数据进行一元化,使所有项目成员都可以同时并列进行工作,这就是所谓并行设计。并行设计使得设计和开发速度得到大幅提高,同时,缩短了汽车开发周期。
    借助三维CAD进行汽车设计使得很多事情都成为可能。例如:可以对实际不成立的形状及各种零部件进行三维干涉检查、分析加工性能和强度、确认产品体积和重量、评价产品形状,而且还能对碰撞、空气阻力、冷却、噪声等进行理论模拟。另外,还可以通过计算机绘图制作三维模型进行各种研究。
    以往的新车开发程序一般是最终确定设计后,先要通过试制模具制造一辆试验用车,然后再参照试验车辆的性能等反馈信息,画出正式设计图。而采用三维CAD计算机辅助设计后这一程序发生了变化,因为在设计之初就可以得到开发过程中的大量设计数据,所以不但能缩短开发周期,还能降低开发费用。
    如上所述,三维CAD可用于各种用途。
    现在,不仅是公司内部,与外部客户之间也能够通过网络进行数据交换。这样,汽车厂商和零部件厂商之间,可以通过交换数据,进行协同作业。

图7●设计时的CAD环境

CAE(Computer Aided Engineering:后述P.6专栏

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