Автомобилестроение - Automotive engineering

Автомобильная инженерия , наряду с аэрокосмической техникой и военно-морской архитектурой , является отраслью автомобилестроения, включающей в себя элементы механической , электрической , электронной , программной инженерии и техники безопасности применительно к проектированию, производству и эксплуатации мотоциклов , автомобилей и грузовиков и их соответствующие инженерные подсистемы. Также сюда входят модификации автомобилей. Сфера производства занимается созданием и сборкой целых частей автомобилей. Область автомобильной инженерии является интенсивной для исследований и предполагает прямое применение математических моделей и формул. Изучение автомобильной инженерии предназначено для проектирования, разработки, изготовления и тестирования транспортных средств или компонентов транспортных средств от стадии концепции до стадии производства. Производство, разработка и производство - три основные функции в этой области.

Дисциплины

Автомобильная техника

Автомобильная инженерия - это отрасль инженерии, в которой изучаются производство, проектирование, механические механизмы, а также работа с автомобилями. Это введение в автомобилестроение, посвященное мотоциклам, автомобилям, автобусам, грузовикам и т. Д. Оно включает в себя отраслевое изучение механических, электронных, программных средств и элементов безопасности. В него включены некоторые инженерные атрибуты и дисциплины, которые важны для автомобильного инженера, а также многие другие аспекты:

Техника безопасности : Техника безопасности - это оценка различных сценариев аварий и их воздействия на пассажиров транспортного средства. Они проверены на соответствие очень строгим государственным нормам. Некоторые из этих требований относятся: ремень безопасности и подушки безопасности тестирования функциональности, передней и боковой удар испытания, а также испытания устойчивости к опрокидыванию. Оценка выполняется с помощью различных методов и инструментов, включая компьютерное моделирование сбоев (обычно анализ методом конечных элементов ), манекен для краш-тестов , а также частичные аварии салазок системы и аварии полного транспортного средства.

Визуализация того, как автомобиль деформируется при асимметричной аварии, с использованием анализа методом конечных элементов. [1]

Экономия топлива / выбросы : Экономия топлива - это измеренная топливная эффективность транспортного средства в милях на галлон или километрах на литр. Испытания на выбросы включают измерение выбросов транспортных средств, включая углеводороды, оксиды азота (NOx), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2) и выбросы в результате испарения.

Инженерия NVH ( шум, вибрация и резкость ) : NVH - это обратная связь клиента (как тактильная [ощущаемая], так и слышимая [слышимая]) от транспортного средства. В то время как звук можно интерпретировать как скрежет, визг или жар, тактильной реакцией может быть вибрация сиденья или жужжание в рулевом колесе . Эта обратная связь создается трением, вибрацией или вращением компонентов. NVH-реакцию можно классифицировать по-разному: NVH трансмиссии, шум дороги, шум ветра, шум компонентов, а также скрип и дребезжание. Обратите внимание, есть как хорошие, так и плохие качества NVH. Инженер по ШВХ работает либо над устранением плохого ШВХ, либо над изменением «плохого ШВХ» на хороший (т. Е. Звуки выхлопа).

Автомобильная электроника : Автомобильная электроника становится все более важным аспектом автомобильной техники. В современных автомобилях используются десятки электронных систем. Эти системы отвечают за такие операционные органы управления, как управление дроссельной заслонкой, тормозом и рулевым управлением; а также многие системы комфорта и удобства, такие как системы отопления , вентиляции и кондиционирования , информационно-развлекательные системы и системы освещения. Автомобили не смогли бы соответствовать современным требованиям безопасности и экономии топлива без электронного управления.

Производительность : производительность - это измеримая и проверяемая величина способности транспортного средства работать в различных условиях. Производительность можно рассматривать в широком спектре задач, но обычно она связана с тем, насколько быстро автомобиль может разогнаться (например, время старта с места на 1/4 мили, 0–60 миль в час и т. Д.), Его максимальной скоростью, насколько короткой и быстрой автомобиль может полностью остановиться с заданной скорости (например, 70-0 миль в час), сколько перегрузок может создать автомобиль без потери сцепления, записанное время круга, скорость прохождения поворотов, затухание тормозов и т. д. Производительность также может отражать степень контроля в ненастную погоду (снег, лед, дождь).

Качество переключения : качество переключения - это восприятие водителем транспортного средства при переключении автоматической коробки передач. На это влияет трансмиссия ( двигатель , трансмиссия ) и транспортное средство (трансмиссия, подвеска , двигатель и опоры трансмиссии и т. Д.). Ощущение переключения - это как тактильная (ощущаемая), так и звуковая (слышимая) реакция автомобиля. Качество переключения воспринимается как различные события: переключение трансмиссии ощущается как переключение на более высокую передачу при ускорении (1–2) или маневр на более низкую передачу при прохождении (4–2). Также оценивается включение переключения передач автомобиля, например, при парковке задним ходом и т. Д.

Инженерия долговечности / коррозии : Техника стойкости и коррозии - это оценочные испытания транспортного средства на срок его полезного использования. Тесты включают накопление пробега, тяжелые условия вождения и коррозионные солевые ванны.

Управляемость : Управляемость - это реакция автомобиля на общие условия вождения. Холодный запуск и глохнет, провалы оборотов, реакция на холостом ходу, колебания и задержки при запуске, а также уровни производительности.

Стоимость : Стоимость программы транспортного средства обычно делится на влияние на переменную стоимость транспортного средства, а также предварительные инструменты и постоянные затраты, связанные с разработкой транспортного средства. Есть также расходы, связанные с сокращением гарантии и маркетингом.

Сроки выполнения программы : В некоторой степени программы рассчитываются с учетом рынка, а также производственных графиков сборочных предприятий. Любая новая деталь в конструкции должна соответствовать графику разработки и производства модели.

Осуществимость сборки : легко сконструировать модуль, который трудно собрать, что приведет либо к повреждению узлов, либо к плохим допускам. Квалифицированный инженер- разработчик продукта работает с инженерами-сборщиками / производителями, чтобы полученная конструкция была простой и дешевой в изготовлении и сборке, а также обеспечивала соответствующую функциональность и внешний вид.

Управление качеством : Контроль качества является важным фактором в производственном процессе, поскольку высокое качество необходимо для удовлетворения требований клиентов и во избежание дорогостоящих кампаний по отзыву . Сложность компонентов, задействованных в производственном процессе, требует сочетания различных инструментов и методов контроля качества. Поэтому Международная автомобильная рабочая группа (IATF), группа ведущих мировых производителей и торговых организаций, разработала стандарт ISO / TS 16949 . Этот стандарт определяет требования к проектированию, разработке, производству и, при необходимости, к установке и обслуживанию. Кроме того, он сочетает в себе принципы ISO 9001 с аспектами различных региональных и национальных автомобильных стандартов, таких как AVSQ (Италия), EAQF (Франция), VDA6 (Германия) и QS-9000 (США). Чтобы еще больше снизить риски, связанные с отказами продукции и претензиями по ответственности автомобильных электрических и электронных систем, применяется дисциплина функциональной безопасности качества в соответствии с ISO / IEC 17025.

С 1950-х годов комплексный бизнес-подход к общему управлению качеством , TQM, помогает постоянно улучшать процесс производства автомобильных продуктов и компонентов. Некоторые из компаний, внедривших TQM, включают Ford Motor Company , Motorola и Toyota Motor Company .

Должностные функции

Инженер-разработчик

Инженер-разработчик несет ответственность за координацию поставки технических характеристик автомобиля в сборе ( автобус , легковой автомобиль , грузовик , фургон, внедорожник, мотоцикл и т. Д.) В соответствии с требованиями производителя автомобилей , государственных постановлений и покупателя продукта.

Как и системный инженер , инженер -разработчик занимается взаимодействием всех систем в автомобиле. Хотя в автомобиле есть несколько компонентов и систем, которые должны функционировать, как задумано, они также должны работать в гармонии со всем автомобилем. Например, основная функция тормозной системы заключается в обеспечении функции торможения автомобиля. Наряду с этим, он также должен обеспечивать приемлемый уровень: ощущения от педали (мягкое, жесткое), «шума» тормозной системы (визг, дрожь и т. Д.) И взаимодействия с АБС (антиблокировочная тормозная система).

Другой аспект работы инженера-разработчика - это процесс компромисса, необходимый для предоставления всех атрибутов автомобиля на определенном приемлемом уровне. Примером этого является компромисс между производительностью двигателя и экономией топлива . В то время как некоторые клиенты стремятся к максимальной мощности двигателя , от автомобиля по-прежнему требуется приемлемый уровень экономии топлива. С точки зрения двигателя это противоположные требования. Для работы двигателя требуется максимальный рабочий объем (больше, большая мощность), а для экономии топлива требуется двигатель меньшего объема (например, 1,4 л против 5,4 л). Однако объем двигателя - не единственный фактор, способствующий экономии топлива и характеристикам автомобиля. В игру вступают разные ценности.

Другие атрибуты, требующие компромиссов, включают: вес автомобиля, аэродинамическое сопротивление , трансмиссию , устройства контроля выбросов , управляемость / устойчивость на дороге , качество езды и шины .

Инженер-разработчик также отвечает за организацию тестирования, проверки и сертификации автомобильного уровня. Компоненты и системы разрабатываются и тестируются индивидуально инженером по продукту. Окончательная оценка должна проводиться на автомобильном уровне для оценки взаимодействия системы с системой. Например, аудиосистему (радио) необходимо оценить на автомобильном уровне. Взаимодействие с другими электронными компонентами может вызвать помехи . Необходимо оценить тепловыделение системы и эргономичное размещение органов управления. Качество звука на всех сидячих местах должно быть на приемлемом уровне.

Производственный инженер

Инженеры-производители несут ответственность за обеспечение надлежащего производства автомобильных компонентов или комплектных транспортных средств. В то время как инженеры-разработчики несут ответственность за функционирование автомобиля, инженеры-производители несут ответственность за безопасное и эффективное производство автомобиля. Эта группа инженеров состоит из инженеров-технологов , координаторов логистики , инженеров по инструментам, инженеров- робототехников и специалистов по планированию сборки.

В автомобильной промышленности производители играют более важную роль на этапах разработки автомобильных компонентов, чтобы гарантировать простоту производства. Технологичность в автомобильном мире очень важна , чтобы убедиться, дизайн в зависимости от того разработан в научных исследованиях и разработках Стадии автомобильного дизайна . После того, как дизайн установлен, инженеры-технологи берут его на себя. Они проектируют оборудование и инструменты, необходимые для производства автомобильных компонентов или транспортных средств, и устанавливают методы массового производства продукта. Это производство инженеров работа для повышения эффективности в автомобильном заводе и реализации бережливого производства таких методов, как Six Sigma и Kaizen .

Другие должности в автомобильной инженерии

К другим автомобильным инженерам относятся перечисленные ниже:

  • Инженеры по аэродинамике часто консультируют стилистов, чтобы создаваемые ими формы были не только привлекательными, но и аэродинамическими.
  • Инженеры кузова также сообщат студии, возможно ли изготовить панели по их проектам.
  • Инженеры по контролю за изменениями следят за тем, чтобы все происходящие конструктивные и производственные изменения были организованы, управлялись и внедрялись ...
  • Инженеры NVH проводят звуковые и вибрационные испытания, чтобы предотвратить громкие шумы в кабине, обнаруживаемые вибрации и / или улучшить качество звука во время движения автомобиля.

Современный процесс разработки автомобильной продукции

Исследования показывают, что значительную часть стоимости современного автомобиля составляют интеллектуальные системы, и что они представляют собой большую часть современных автомобильных инноваций. Чтобы облегчить это, современный процесс автомобильной инженерии должен учитывать все более широкое использование мехатроники . Оптимизация конфигурации и производительности, системная интеграция, управление, проверка компонентов, подсистем и системного уровня интеллектуальных систем должны стать неотъемлемой частью стандартного процесса проектирования транспортных средств, как это имеет место в случае структурного, виброакустического и кинематического проектирования. . Это требует процесса разработки транспортного средства, который обычно в значительной степени основан на моделировании.

V-подход

Один из способов эффективно справиться с неотъемлемой мультифизикой и разработкой систем управления, которая задействована при включении интеллектуальных систем, - это принять подход V-Model к разработке систем, который широко используется в автомобильной промышленности в течение двадцати и более лет. . В этом V-подходе требования системного уровня распространяются вниз по V через подсистемы к проектированию компонентов, а производительность системы проверяется на возрастающих уровнях интеграции. Разработка мехатронных систем требует применения двух взаимосвязанных «V-циклов»: один сосредоточен на проектировании мультифизических систем (таких как механические и электрические компоненты системы рулевого управления с электрическим приводом, включая датчики и исполнительные механизмы); а другой фокусируется на разработке средств управления, логике управления, программном обеспечении и реализации аппаратного обеспечения управления и встроенного программного обеспечения.


Рекомендации