汽车平台化开发能有效地降低开发费用、提高开发效率、缩短开发周期和减少制造成本，是当今汽车整车行业产品工程的大趋势。根据有关文献资料，汽车企业平台化开发的支出已经占到汽车企业研发费用的50%以上。本文重点选取了不同厂家的典型平台化路径进行对比，总结出一套平台模块化水平评价方法，对车身模块化设计策略进行了探究，并介绍了平台化产品对应的柔性制造的项目实践经验。

车身平台化设计
1.车身平台化评价
汽车模块化平台架构是平台化的最终目的，实际从低到高包含了三个级别的描述：架构是对一系列功能关系、标准化接口以及相同生产工艺的集合，换言之是相同或者相似的工程解决方案的综合；平台是在相同架构下，一系列下车体的集合；模块则是按空间和功能将整车打散成不同的单元，并且可以固化之间接口的单位。
平台化可以从车身结构效率、车型开发效率、通用化率、单车成本及柔性化制造程度等一系列维度进行评价。其中通用化率是最核心的指标，其他指标都会受通用化率的影响。可以通过狭义的通用化率来考量零部件之间的绝对互换性程度；用广义的通用化率考量零部件之间的相对互换性以及解决方案一致性程度。
在平台化开发中，把零部件的开发类型分为三种：沿用件（Carry over）、沿用修改件（Modified）和平台专用件（Unique）。其中沿用件是指零件的结构、尺寸、属性（材料和表面处理）和原有车型完全一致，即使零件供应商和颜色不同均视为沿用件；对于沿用修改件，指零件主体结构、主要模具沿用的情况；而专用件即是新开发零件，即原有产品无法沿用，基于平台车型需求需要全新开发的零件。
平台化零部件通用化率的计算公式为：P=（C车型1+C车型2+...+C车型n）/n。式中C为车型的沿用件比例，n为平台下的车型数量。依据这一方法，可以得到狭义和广义的针对车型（Type/t）和平台（Platform/p）的沿用率，以及平台的通用化率，其计算公式如表1所示，其中δp为新开发零件中未被平台的任何车型沿用的零件数量。

2.车身地板平台化搭接策略探究
在平台化、模块化中，从空间和尺寸维度考虑，最重要是车身。车身的平台化依据不可见部分的零件通用化以及可见部分的零件设计差异化来实现。车身下车体作为结构件，不参与造型，只承载车身重量。车身按功能分区为前舱、乘员舱和行李舱，分别对应地板的发动机舱、前地板和后地板。由于地板较平，三个分总成件之间的连接方式使用搭接（overlap），较利于模块化设计。对于跨级别之间的尺寸调整，主要是调整前地板和后地板。
图1是跨车型级别的地板平台化示意图。不同级别的地板结构一致，制造物流孔相同。新车型的中地板和后地板设计只需沿用修改尺寸。图2显示了地板三大件的尺寸调整策略，具体方法为：对于发动机舱，X向通过前纵梁和吸能盒实现拓展，Y向通过横向平移纵梁改变间距以及修改防火墙、风窗横梁和流水槽长度实现拓展；对于前地板，X向通过左右面板、中通道、门槛和纵梁进行全局的尺寸调整，Y向对于不同级别车型尺寸差异不大，可通过调整门槛的宽度来实现；对于后地板，X向将后纵梁分成3部分，与前地板门槛搭接的前段相对较固定，一般只需加长后段即可，另外后防撞梁的吸能盒的长度也能做适应性调整，对于Y向，后地板一般有两块横梁，加长横梁并扩大后纵梁Y向间距即可。

3.车身平台化RPS系统设计
车身柔性制造与车身平台模块化设计是一致延续的，柔性生产保证了平台化、模块化设计的制造可行性，并缩短新车型投产周期和生产成本。其主要策略是地板工艺孔位置一致，在主要工装设备的可调范围内，保证物流设备、夹具能够共用。另外车身的装配结构一致，保证上件工位一致，以达到在固定的工艺路线下，一条产线能柔性兼容同一平台下不同车型。
车身平台化的开发在工艺设计中的原则可以概括为4点：车身主体结构模块化、纵梁系统一致性、定位系统一致性和尺寸工程一致性。在制造四大工艺中，车身成形于焊装，与内外饰装配于总装。且由于焊装和总装零件多、工位多，是车身平台化和模块化工艺设计需要重点考虑的领域，而定位孔RPS系统的设计是关键。

 在开发焊装工艺时，针对新车在老线上生产的情况，应考虑焊装生产线投产后车身主线的工装（包括结构、定位销及支撑面等）已经固化的约束。不同车型虽然车身结构有差异，但为了满足共线生产，需尽量保证主线工装所对应的车身定位孔及定位面的X、Y和Z坐标、直径大小和支撑面面积相同或差异最小化。通过历史项目开发的不断迭代和经验值积累，实现产品和产线的相互匹配优化，并形成相对固定的一套定位平台硬点，如图3和表2所示，只要后续的车身设计能满足此套RPS的硬件要求，那么就具备制造可行性。

对于总装工艺，由于车身输送设备在不同的工艺段采用不同的形式，例如内装线一般采用大滑板输送线，底盘线则一般采用H形吊具，而最终的装配线采用宽板链。因此在各工艺段之间，车身需要通过移载设备转运。如图4所示，将不同平台车型的定位方案统一，并将定位信息作为工艺约束反映至产品设计过程，可实现平台化总装工艺设计。

         
汽车平台化制造
柔性化夹具和分步实施产线规划是与平台化、模块化车身设计对应的平台化制造的主要策略。下面从这两方面介绍广汽乘用车的一些实践经验
总结。
1.工艺设备的共用化
整车平台化制造，首先体现在工艺设备的通用化。在焊装车间中，仅有不足20%的工装和设备是为某一车型单独使用，超过80%的工装和设备是柔性或通用设备。表3是某新车型项目导入现有产线的焊装工艺设备新增和共用情况。

2.地板夹具的柔性化方案
汽车车身工艺是一个零件—分总成—总成结构性很强的体系。相应的焊装是一个从零到整的过程，车身下车体成形是在地板合拼工位，车身的总成成形是在车身总拼工位。因此这两个工位的定焊点的精度将对车身本体的尺寸精度、强度和刚度造成不可逆转的影响，地板总成和车身总成一般是内做。地板是车身定位的载体，从地板合拼之后的所有焊接工位都会有地板夹具，地板夹具的柔性程度将是白车身柔性制造首先需要考虑的问题。
机械切换方式是地板夹具最常采用的柔性方式，成本较低。根据每个车型定位孔的位置差异，通过Table Tray或Dump机构的滑动和翻转来实现不同车型的夹具定位组件的避让。此外，当各车型地板定位孔的X、Y方向位置以及Z向高度有较大差异时，可以使用数控定位装置。其3个方向的自由度通过伺服电动机驱动，有专门的控制器控制其运动，这种切换方式从理论上讲可以实现无数种车身下部总成的定位，原理如图5所示。但前提是各车型的孔位差异在NC轴的活动范围以内且定位孔孔径相同。其柔性范围X向可达400 mm，Y向可达200 mm，Z向可达300 mm。由于数控定位装置的成本较高，只有当各车型地板定位差异在一定范围内时，才可以应用于地板合拼及车身总拼的定位焊工位。此外，对于钢铝混合以及全铝车身，在涉及Y向的FDS连接工艺时，由于数控定位装置无法承受较大的弯矩（一般设计可承受弯矩为1.5～2 kN·m），分度盘切换柔性地板夹具系统是一种可靠的柔性方案，但空间上最多只能兼容4套勾销夹紧机构，因此柔性最高只有4车型，此方案是兼顾成本和地板夹具可靠性的折中方案。

3.侧围夹具的柔性化方案
在车身车间中，对投资成本、产能节拍和车身精度影响最大的工位是总拼工位。总拼的侧围夹具由于主控制点较多，不同车型的夹紧和定位单元很难柔性化共用，每款车型都需要单独的侧围夹具。加上侧围夹具的体积较大，因此多款车型的侧围夹具的切换就成了总拼柔性化最关键的问题。
总拼侧围夹具的切换形式主要有：地面移动式切换、空中Pick-up移动式切换、Z向转台切换、X向转毂切换及前后梭动式切换等方式。图6汇总了业内当前存在的所有柔性总拼解决方案，并对主流的技术方案进行了技术参数评价，如表4所示。在项目开发过程中，通过贯彻设计—工艺一体化平台化开发理念，实施基于生产线约束制定车身主定位孔及定位面的策略，目前广汽乘用车的制造工厂部分产线能实现轴距范围2 550～3 000 mm的跨平台6车型共线生产。

以柔性制造为导向的车身制造一般进行一次规划、分期实施，充分降低投资风险，将生产纲领分成几个阶段来实现。一个新建焊装车间采用业内主流的COMAU和ABB的总拼方案，均能一次性达到20万辆/年产能，但通常一期先实施10万辆/年产能，二期通过增加机器人和焊枪等设备后，将节拍从30 JPH提升到60 JPH，从而实现20万辆/年产能。根据不同阶段的产能需求来布置生产线的工装，配置设备数量和预留面积，使整个制造系统的设备折旧、投资回报率都得以优化。另外有时候也会遇到规划外的车型需要导入产线的情况，这时候就必须在车身SE工程阶段前期，将现有工装和设备的数据及对车身结构的工艺约束尽早反馈给车身设计，通过改变产品结构和定位孔的位置，使车身的主定位点（MCP）与制造约束相匹配，满足制造可行性。

结束语
在国内，汽车销量下降的减量市场新形势下，最短开发周期、最优生产效率、最低制造成本和最佳质量将成为自主品牌平台化、模块化开发的核心目标。对于大部分刚完成从逆向开发到正向研发转变的自主品牌而言，平台化开发是一次产品开发模式的变革，一方面需要对老的产品平台进行技术升级，另一方面需要转变传统的单一车型项目开发的固定思维。针对部分自主品牌整车企业销量较少不具备模块化开发条件的现状，建议效仿国外的汽车企业的平台技术共享模式、联合开发模式以及代工模式，进行资源整合，将更多的精力放在新技术应用和新产品开发，以便快速响应市场。