克莱斯勒的数字开拓者

密歇根州的uburn Hills- 克莱斯勒猛犸技术中心的无窗“战争室”灰色墙壁上的工程图纸占主导地位。少数描述了该公司的Concorde和Intrepid车辆的最新变化;还展示了其安大略省Bramelea装配厂的布局。但是当克莱斯勒的工程师和高管们坐在战争室的长中心桌旁时，他们并没有注视图纸。相反，他们的注意力集中在房间一端的计算机化投影屏幕上。在那里，他们可以看到公司重新设计的LH车辆在他们眼前成型。每个主要的LH工程决策都发生在这个屏幕前面。每个部件 - 从最小的螺栓到最大的金属片 - 都可以在其上查看。墙上的纸质图纸只是偶尔提供视觉支持。

欢迎来到克莱斯勒风格的汽车设计新世界。通过采取近期汽车历史上最大胆的步骤之一，该公司已经改变了其车辆工程流程，并消除了曾经至关重要的纸质图纸需求。

虽然乍一看似乎并不那么引人注目，但克莱斯勒采用这一概念的程度却非同寻常。对于LH计划，该公司已在其计算机中存储了大约1,900张图纸，其中大约有1100万个数字多边形。使用该数据库，其工程师可以检查车辆上所有部件之间的静态和动态干扰。他们可以在基于超级计算机的碰撞测试中应用CAD数据，创建冲压模具和装配工具，并检查发动机气缸内的火焰前沿。此外，他们已经捉襟见肘了数字化工程过程，包括所有公司的零部件供应商和其模具供应商。

文化变革。当克莱斯勒工程师在1995年开始重新设计流行的LH车辆时，他们的使命宣言并没有要求数字设计。克莱斯勒大型车平台车辆开发执行工程师John E. Kent回忆说：“我们希望保留我们在早期LH上做的事情，并改善那些出错的地方。”

管理人员确定了他们想要在重新设计的LH中保留的五大特征 - 性能，价值，工艺，造型和包装，以及它的“驾驶乐趣”性质。在分类帐的另一边，该公司呼吁其工程师消除早期LH的问题区域 - 道路噪音，粗糙度，以及在较小程度上解决汽车除霜器和前灯的困难。

与此同时，克莱斯勒希望“将驾驶室推向下一代”。这意味着降低发动机罩线，延长挡风玻璃的底部，并取出一些前悬。为了满足新的排放要求，他们还需要将催化转换器从汽车下方转移到汽车引擎盖下。

简而言之，工程师面临着包装的噩梦。当克莱斯勒工程师在1993年的模型中首次实施时，驾驶室前进一直是一个挑战。现在他们需要让引擎盖区域比以前更低，更光滑。与此同时，他们需要在已经拥挤的发动机舱区域增加更多。

然而，这个看似不可能的任务的解决方案已经在进行中。五年前，它的第一部分已经落实到位。克莱斯勒的平台团队已经在LH轿车，Viper，重新设计的小型货车和Dodge Ram卡车的惊人成功中发挥了关键作用。平台概念将设计，工程，制造，装配，采购，会计，财务和其他个人聚集在跨职能团队中，然后将它们放在彼此相距几英尺的位置。

突然之间，以前只知道自己的部分和供应商名称的工程师被迫看到更大的图景。他们了解了他们特定部件的制造，装配，成本分解以及它在整个子装配中的作用。“在这种文化中，每个工程师都成为他们所在地区的企业家，”克莱斯勒大型汽车平台工程总经理John C. Miller说。而且，无可否认，平台概念是成功的。

文化变革二。但随着LH重新设计的推出，克莱斯勒工程师面临着另一种文化变革：100%的电子设计。像许多公司一样，克莱斯勒长期以来在各种组件的设计中实施了CAD技术，但它从未使电子设计成为普遍的法令。“多年来，我们所有人都在CAD中设计零件，”Kent回忆道。“然后我们会把设计交给那些会切割三维木模型的人。所以我们意识到我们在浪费时间。”

更糟糕的是，像通用汽车一样，克莱斯勒没有指定任何单一的CAD系统。(福特，1995年，选择SDRC的I-DEAS作为其单一系统。)相反，公司周围存在对不同CAD系统的忠诚度。在一个部门中，工程团队有时会使用两到三个单独的程序。“每个人都有这个系统，”肯特说。

但随着LH重新设计于1995年2月推出，所有这一切都开始发生变化。克莱斯勒要求平台团队专注于单一的CAD系统，即CATIA。“克莱斯勒所做的最重要的事情就是说，'我们专注于一个且只有一个计算机系统'，”肯特说。“从一组通用数据中获得的时间收益令人难以置信。”

然而，克莱斯勒并不满足于让6,000名自己的工程师使用一组通用数据来获得时间收益。该公司还希望其供应商能够在CATIA工作。鉴于克莱斯勒从供应商那里购买了每辆汽车约70%的内容，这是一个特别深远的决定。(相比之下，福特购买约50%，通用汽车购买约30%。)

“我们告诉所有供应商：'我们不仅要求你们完全合作，我们希望你们能够以电子方式联系，'”米勒说。“我们告诉零件供应商和模具供应商。”

数字回报。对于克莱斯勒而言，这场彻底的文化变革的痛苦是值得的。从新的LH计划开始，工程师很快就看到了这些优势。

而不是建立新LH的粘土模型，然后数字化粘土，设计师反过来做。他们对车辆进行了数字化设计，在高管在战争室的巨大投影屏幕上查看其图像后，反复添加和减少功能。数字样式模型总是以三维方式完成，屏幕上的投影非常详细，甚至可以看到阳光如何从车辆的金属板上反射出来。达成协议时，他们最终建立了一个粘土模型，但只是对那些对其实际存在感到更舒服的人的让步。

“通过这种方式，我们可以提供10种不同的设计方案，而无需构建10种不同型号的成本，”克莱斯勒高级CAD CAM研究工程师Robert M. Trecapelli说。“如果其中一位高管说，'我喜欢那款车型的前大灯和其他型号的尾灯'，那么他们可以在第二天再回来，我们可以向他们展示它的外观。”

把它吹出来。然而，数字设计的一些最大回报是在工程过程中完全实现的。为了遏制LH的噪音 - 振动 - 粗糙度问题，克莱斯勒工程师专注于空气感应噪音。他们的目标是：重新设计进气歧管并使其听起来更悦耳。

几年前，这意味着要构建原型，运行测试，修改设计，创建另一个模具，以及构建另一个歧管。充其量，大多数车辆程序允许工程师有足够的时间进行四到五次这样的迭代。

然而，在LH上，工程师经历了超过1,500次迭代，他们在六个月内完成了比使用旧方法更少的时间。他们采用计算流体动力学程序，通过电子方式改变了发动机的噪音特性，然后为战争中的高管们展示了新的声音。

为了在实验室中测试指定的原型，他们只是将数字数据发送到CNC机器并切割部件的“流动箱”。结果：它们不仅改善了噪声特性;它们改善了空气流动质量。该公司的新型铝块发动机得益于该设计，每个尺寸的扭矩比同类别中的任何其他发动机都要大。

数字装配。克莱斯勒也受益于计算机辅助设计与制造之间的联系。与传统的过程不同，人工干预总是难以确定制造问题的根源，这个过程的每个步骤都是由硬数据定义的。结果，当它们出现时更容易发现问题。

这在建造新的铝制罩子时尤其重要;克莱斯勒从来没有做过一次。由于能够快速定位潜在问题，因此每次出现问题时，他们不再需要反复重新制作零件。“从数学的角度来看，这样做的能力保证了引擎盖的质量，”Trecapelli说。“这将使我们的发布变得更顺畅，因为我们不会在批量生产前10周追逐问题。”

然而，数字化过程的最大优势在于能够将所有汽车数据存储在一个中心位置。这使工程师能够更好地理解组件之间的关系，并在他们承诺构建零件之前考虑可维护性问题。

克莱斯勒工程师使用一种名为数字模型装配的工艺，汇集了车辆四个关键区域的数据：车身，动力总成，底盘和内饰。一种称为克莱斯勒数据展示器的特殊计算机程序与CATIA合作，让工程师可以看到组件是否相互干扰，或者它们是否以任何方式共享相同的空间。可视化器为非常普通的干涉检查过程提供了非凡的速度。在一种情况下，在检查钣金零件之间的干涉时，系统在17秒内执行了8,646次检查。

由于数字组装过程，该团队消除了对所谓“雄鹿”的需求。在汽车行业中，雄鹿队传统上一直是在设计过程早期检查干扰的粗略方法。工程师通常用手头的东西建造雄鹿：玻璃纤维，金属板，泡沫聚苯乙烯，甚至鞋盒。使用与他们提议的组件大小相匹配的钱，他们参加了他们在汽车中占据空间的会议。

过去，随着设计的进步，工程师通常会重建他们的钱。例如，在1993年的LH车辆上，他们共使用了16美元。相比之下，新的LH没有使用。

LH团队成员表示，数字装配在数百个实例中简化了开发过程。当他们将LH的底盘托盘安装到汽车车身上时，他们对数字装配的优势有了充分的认识。底盘托盘通常包含发动机，悬架，燃油系统，燃油管路和许多其他部件，在第一次尝试时很少成功地连接到车身。但是在新的LH上，它在前五分钟没有干扰。

“这很容易让我们把它带回来并重新安装，只是为了确保我们没有做错任何事，”米勒回忆道。“1993年，当我们试图装上第一辆汽车时，我们仍然在三个月后试车。”

意义深远的收益。数字组装的优点也可以从一个程序转移到另一个程序。最近，当米勒考虑在克莱斯勒Sebring敞篷车上使用LH发动机时，他请高级底盘动力总成的主管亚瑟安德森对他进行干涉检查。

“他让我在星期四下午做检查，”安德森回忆说。“到星期五早上，我们编制了一份需要更改的所有部分的清单。”安德森补充说，这种干扰检查以前需要大约三个月。

数字装配还为工程师提供了不仅能够看到零件如何在车辆中组装在一起的能力，还能看到子系统如何组装。例如，对于车辆底板的组装，数字组件显示焊接的数量和所需的机器人的数量，以及其他工具和固定装置。

如果没有数字数据的普遍可用性，这一切都无法实现。如果没有消除设计，工程，制造，装配和采购之间界限的文化，也无法实现。

专家们欣然承认，这种文化变革有时会令人痛苦。“这很难处理，因为大多数人都想要分区和僵化的结构，”密歇根大学汽车运输研究办公室主任大卫科尔指出。“但现在，公司需要灵活而敏捷。”如果他们不是，他警告说，他们可能会被抛在后面。

计算工具是关键。对于克莱斯勒来说，新工艺的好处很多。它使该公司能够在31个月内生产协和式飞机和无畏飞机，而1993LH车型则为39架。

更重要的是，它使克莱斯勒的设计师能够为车辆提供他们想要的外观，并使工程师能够解决早期的LH问题。例如，计算机分析使它们能够改善密封和NVH。计算流体动力学进一步降低了空气噪音。通过管道的更好的空气流动提高了除霜器的性能。而前灯一度被批评为无效，因为它们太小，突然占据了汽车的前部。该公司现在努力在宣传照片中展示大而时尚的头灯。

工程师说如果没有新工艺，这一切都不可能实现。他们声称，紧密的包装将是不可能的。“如果我们没有计算工具和DMA，我们就不能执行这种设计，”肯特宣称。

米勒说，对于消费者而言，节省的时间和金钱意味着更多的产品价值。“如果我们能够从成本中扣除成本，那么我们就可以把这个成本放在可以为客户带来更多价值的地方，”他解释道。“这是我们设计汽车的方法。”

当克莱斯勒工程师重新设计流行的LH轿车时，他们的挑战是保持最佳功能，并消除现有的缺点：

克莱斯勒的LH车辆不是该公司唯一受益于其对数字设计的新重视的产品。该公司的新型V-6系列铝块发动机在98周内开发，耗资约6.25亿美元，可能成为近期汽车历史上最短的发动机项目。

典型的汽车发动机开发计划大约需要21/2年，耗资约10亿美元。

尽管成本更低，开发时间更短，克莱斯勒表示，新发动机提供的扭矩比同级别中的任何其他发动机都要高，同时仍能提供良好的效率。关键：计算机分析使工程师能够对发动机的各个方面进行建模，从火焰前沿传播到空气感应。“我们不可能以任何其他方式实现这种性能和效率，”克莱斯勒大型车平台车辆开发执行工程师John E. Kent说道。

该公司的发动机系列包括三种型号：2.7升，24气门双顶置凸轮V-6;3.2升，24气门V-6;和一个3.5升，24气门V-6。2.7升将成为1998年道奇Intrepid和克莱斯勒协和飞机的标准发动机。3.2升发动机将为道奇Intrepid ES和克莱斯勒Concorde LXi提供动力，而3.5升将专门用于替换克莱斯勒LHS和Eagle Vision。