汽车总布置设计的不正经介绍

一、总布置工程师:我们不在邮局工作

在汽车设计中,有这样一群工程师,他们是普通消费者知道最少的,相信很多人完全没有听过这个工种的名字。但他们确是最贴近消费者、了解消费者的一群人。他们就是总布置工程师。

图1 总布置图

相信大家都听说过不少汽车设计和制造中各种工程师的Title:车身工程师、底盘工程师、灯具工程师、CAE工程师等等。和这些岗位名称相比,总布置工程师除了知名度小以外,还有一点让我不满的就是——这个名称真心不好听。

其他的工程师岗位,称呼以名词词性为主,代表了一种汽车上的零件或者某种高大上的技术或指标,比如车身、底盘、内饰,再比如NVH、CAE、流体力学,等等。而总布置怎么看都是个动词词性前缀,和各种标定工程师一个路数,天生就是干活的命。

英文名称更让人心碎——Package Engineer 。Package是啥?包裹,打包这个动作的名词。兄弟你干打包的啊!是在邮局工作还是快递公司工作?难道是京东?

图2 Package Engineer

国内的少数企业给这个工种起了一个稍微好一些的名字——整车架构工程师,听起来就高大上。但大多数企业里,这个好名字已经被做整车CAN线网络的人抢了。

所以不管咋样,写简历的时候还是得写总布置工程师和打包工程师,不然找不到工作。

二、技能知识结构:管中窥豹,只知一斑

不过总布置到底是啥?总布置的本源是整车机械架构设计。很多时候我们会夸赞一款汽车的造型很漂亮,但总布置会深刻的影响造型。以跑车举例,总布置会首先决定你的车是这样:

图3 前置、中置、后置发动机布局

而造型设计师则会决定你的车是长这样:

图4迈凯伦P1和兰博基尼Veneno

一言以蔽之,总布置的工作是整车的最顶层设计。

但是随着工作不断的细化,逐渐演变出机械布置(下车体布置)和人机工程学设计(上车体布置)这两大部分,再加上整车的平台化和各种零部件形式的统一,架构设计的工作所占的比重反而越来越少。更改平台很昂贵的,你想玩,企业也没钱陪你玩。

图5 大众MQB平台

高大上的工作一下子就接地气了,变成了摆人体模型,设计方向盘、换挡杆位置,机械零件位置确定、规划管线路走向,维修工艺性检查(等等这不就是搭积木摆东西嘛,总布置这个名字好贴切!)。

图6 MakeReal3D中的数字人体

但总布置终归是整车的最顶层设计,在造型第一版效果图,平台未确定的时候最早开始工作。架构的工作又少,如果工程师只专注于总布置的一个方面,是无法搭建起整个总布置的知识架构的。机械和人机工程是一个有机的,相互牵制和补充的整体,总布置工程师需要全面了解,同时还要根据种种表象归纳出架构方面的知识和技能。

如上所说,总布置的分工越来越细,而整车架构设计越来越少,这在很大程度上限制了总布置工程师的总体能力提升。多对标多对比,反而成为总布置工程师提升的唯一手段。而我认为,无论人机工程还是机械布置的工作,对总体架构的理解是影响总布置工程师工作能力的最大因素。

三、整车架构设计:一辆车的基础

如果在架构设计这个层面来说,Package 这个英文名称很贴切,架构设计就是在现有的技术能力下,将汽车的各个部分合理的组合起来,来打造一款适合市场定位的产品。比如家用轿车使用前横置前驱的布局结构,豪华轿车使用前纵置后驱的布局结构等。人体舒适性也需要考虑,比如舒适性的车坐姿较高,更好的空间,更好的前下视野;而运动型车的坐姿较低,给人以高速驾驶的安全感,以及更好看的外形。

图7 H-point 布置图

架构设计是整车的基石,因此架构设计的改变能够很轻易的突出一款车的产品特点,赋予产品想要的属性。比如GTR R34将变速器从传统的发动机后部位置更改到后桥位置,实现了更好的配重,也让GTR更符合运动型车的市场定位。这样的架构变动带来成功显而易见。

图8 GTR的变速器位于后轴前部

但是现在来看,就绝大多数传统车型来说,前横置平台和前纵置平台已经一统天下,在现有的供应商体系、工厂生产工艺、成本等等限制下,架构设计的自由度几乎为零。只有在跑车等小众领域还有一些自由发挥的空间。

不过也有好消息,在新能源汽车领域,由于动力总成尺寸的改变,为了更充分的利用空间,汽车厂家会被迫进行架构改变。比如宝马i3、i8这样的完全为混合动力打造的平台。由于架构的变化,我们能很直观的感受到这两款车与众不同。

图9 宝马i3

再比如特斯拉,特斯拉的外形更接近传统动力汽车,但是其反置的动力总成能够提供更好的视觉效果和乘坐空间。

图10 特斯拉的电机在车轴后侧

无人驾驶也是整车架构转变的推手之一。当软件解放了驾驶员的双手和注意力,就需要架构的改变来完成驾驶员向乘客的身份转变。

图11 奔驰的概念车

所以未来一段时间,可能是总布置工程师在实践中学习架构、发挥才智的一段难得的宝贵时间。

四、人机工程:人是总布置的产品

总布置没有零部件,不需要管理供应商。很多产品工程师羡慕总布置能够从繁琐的招标采购、技术交流等繁琐流程中解放出来(虽然到了年底连个台历、鼠标垫也没人送)。但在总布置中,人这一因素是非常重要的,可以说,人就是总布置管辖的“产品”。

图12 不同百分位数字人体

在汽车总布置设计中,人机工程学包括这些内容:坐姿及舒适性,空间,视野、炫目与视认性,操作件布置以及手伸及,上下车方便性等。此外,整车通过性也是由总布置定义和把控的。

图13 可达范围包络

但是坐姿、空间、操作性等人机设计和其他设计不同,一般的零件你设计成啥样就是啥样,但是与人有关的设计是不同的:有的人乐意把座椅调高一些,有的人乐意坐低一些,有人乐意靠在靠背上开车,有人则不会靠的那么死,而这些还会与车内空间和部件给人的感觉有关。比如A柱的后倾角比较大,会给驾驶员和前排乘客一种视觉上的压抑感。就算实际上的头部空间很好,但驾驶员和副驾驶也会不自主的将座椅下调和后调,这样会影响后排的乘客的膝部空间,导致后排空间的实际体验与设计体验不相符,消费者会感到后排的空间与竞品车相比不具有优势。因此就算总布置工程师有完善的统计学人体模型,完全依靠数据说话,在预测未来消费者在车上的真实表现时还是会犯错误。

因此在人机工程中,主观评价占有非常重要的地位。在汽车设计的关键节点,都需要进行详细的主观评审。很多公司也会搭建人机台架,来快速进行某些小改动的主观评价。

图14 半实物台架

主观评价,就是工程师的感觉。小个子的人坐在车里总会觉得空间很好,而大个子的人则会更敏感,容易感觉到压抑感。所以高个子的人做空间主观评价更有代表性。如果您身高是1米88,身材匀称,那转行来做人机工程师简直完美(95%人体)。

五、总结

汽车总布置工程师的工作主要是进行新车开发中的整车总布置设计,以保证各部件设计工作协调进行,需要工程师拥有的知识广度,比车身工程师懂电器、比电器工程师懂底盘,比底盘工程师懂发动机,比发动机工程师懂内外饰,比内外饰工程师懂工艺,从而实现整车总布置的持续改善与优化!

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