Дисциплина автомобилестроение: проектирование, разработка и производство.
Automotive engineering
Автомобильная инженерия: проектирование, производство и эксплуатация автомобилей и мотоциклов. Исследования, математическое моделирование, разработка и тестирование.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Дисциплина инженерного дела
Discipline of engineering
Автомобилестроение, наряду с аэрокосмической инженерией и кораблестроением, является отраслью транспортной инженерии, объединяющей элементы машиностроения, электротехники, электроники, программного обеспечения и инженерии безопасности, применяемые к проектированию, производству и эксплуатации мотоциклов, автомобилей и грузовиков, а также их соответствующих инженерных подсистем. Оно также включает в себя модификацию транспортных средств. Область производства, связанная с созданием и сборкой компонентов автомобилей, также входит в его рамки. Автомобилестроение – это научно-исследовательская область, предполагающая непосредственное применение математических моделей и формул. Изучение автомобилестроения включает в себя проектирование, разработку, изготовление и испытание транспортных средств или их компонентов – от стадии концепции до стадии производства. Производство, разработка и изготовление – три основные функции в этой области.
Automotive engineering, along with aerospace engineering and naval architecture, is a branch of vehicle engineering, incorporating elements of mechanical, electrical, electronic, software, and safety engineering as applied to the design, manufacture and operation of motorcycles, automobiles, and trucks and their respective engineering subsystems. It also includes modification of vehicles. Manufacturing domain deals with the creation and assembling the whole parts of automobiles is also included in it. The automotive engineering field is research intensive and involves direct application of mathematical models and formulas. The study of automotive engineering is to design, develop, fabricate, and test vehicles or vehicle components from the concept stage to production stage. Production, development, and manufacturing are the three major functions in this field.
Инженер по разработке
Инженер-разработчик несет ответственность за координацию обеспечения технических характеристик полного автомобиля (автобуса, легкового автомобиля, грузовика, фургона, внедорожника, мотоцикла и т.д.), как это определено производителем автомобиля, государственными нормами и заказчиком, приобретающим продукт. Подобно системному инженеру, инженер-разработчик занимается взаимодействием всех систем в полном автомобиле. Хотя в автомобиле существует множество компонентов и систем, которые должны функционировать в соответствии с проектом, они также должны работать согласованно с автомобилем в целом. Например, основная функция тормозной системы – обеспечение торможения автомобиля. Помимо этого, она должна обеспечивать приемлемый уровень: ощущения от педали тормоза (мягкое, жесткое), шума тормозной системы (скрип, вибрация и т.д.), а также взаимодействия с ABS (антиблокировочной системой тормозов).
A development engineer has the responsibility for coordinating delivery of the engineering attributes of a complete automobile (bus, car, truck, van, SUV, motorcycle etc.) as dictated by the automobile manufacturer, governmental regulations, and the customer who buys the product. Much like the Systems engineer, the development engineer is concerned with the interactions of all systems in the complete automobile. While there are multiple components and systems in an automobile that have to function as designed, they must also work in harmony with the complete automobile. As an example, the brake system's main function is to provide braking functionality to the automobile. Along with this, it must also provide an acceptable level of: pedal feel (spongy, stiff), brake system "noise" (squeal, shudder, etc. ), and interaction with the ABS (anti lock braking system)
Другой аспект работы инженера-разработчика – это процесс поиска компромиссов, необходимый для достижения всех характеристик автомобиля на определенном приемлемом уровне. Примером может служить компромисс между мощностью двигателя и экономичностью топлива. В то время как некоторые клиенты стремятся к максимальной мощности двигателя, автомобиль все равно должен обеспечивать приемлемый уровень экономии топлива. С точки зрения двигателя, это взаимоисключающие требования. Для повышения мощности двигателя требуется максимальный рабочий объем (больше, больше мощности), а для экономии топлива – меньший рабочий объем (например, 1,4 л против 5,4 л). Однако размер двигателя – не единственный фактор, влияющий на экономичность и производительность автомобиля. Вступают в действие и другие параметры. К другим характеристикам, требующим компромиссов, относятся: вес автомобиля, аэродинамическое сопротивление, передаточные числа трансмиссии, системы контроля выбросов, управляемость и устойчивость на дороге, комфорт при езде и шины. Инженер-разработчик также отвечает за организацию автомобильных испытаний, валидации и сертификации. Компоненты и системы проектируются и тестируются отдельно инженером-конструктором. Окончательная оценка должна проводиться на уровне автомобиля для оценки взаимодействия между системами. Например, аудиосистему (радио) необходимо оценивать на уровне автомобиля. Взаимодействие с другими электронными компонентами может вызывать помехи. Необходимо оценить теплоотвод системы и эргономичное расположение элементов управления. Качество звука на всех посадочных местах должно соответствовать приемлемому уровню.
Another aspect of the development engineer's job is a trade off process required to deliver all of the automobile attributes at a certain acceptable level. An example of this is the trade off between engine performance and fuel economy. While some customers are looking for maximum power from their engine, the automobile is still required to deliver an acceptable level of fuel economy. From the engine's perspective, these are opposing requirements. Engine performance is looking for maximum displacement (bigger, more power), while fuel economy is looking for a smaller displacement engine (ex: 1.4 L vs. 5.4 L). The engine size however, is not the only contributing factor to fuel economy and automobile performance. Different values come into play. Other attributes that involve trade offs include: automobile weight, aerodynamic drag, transmission gearing, emission control devices, handling/roadholding, ride quality, and tires. The development engineer is also responsible for organizing automobile level testing, validation, and certification. Components and systems are designed and tested individually by the Product Engineer. The final evaluation is to be conducted at the automobile level to evaluate system to system interactions. As an example, the audio system (radio) needs to be evaluated at the automobile level. Interaction with other electronic components can cause interference. Heat dissipation of the system and ergonomic placement of the controls need to be evaluated. Sound quality in all seating positions needs to be provided at acceptable levels.
Современный процесс проектирования автомобильной продукции
Исследования показывают, что значительная часть стоимости современного автомобиля обусловлена интеллектуальными системами, и именно они являются основным источником современных автомобильных инноваций. Для этого современный автомобилестроительный процесс должен учитывать растущее использование мехатроники. Конфигурация и оптимизация производительности, системная интеграция, управление, а также валидация компонентов, подсистем и систем интеллектуальных систем должны стать неотъемлемой частью стандартного процесса разработки автомобиля, как это уже происходит с конструкторским, виброакустическим и кинематическим проектированием. Это требует процесса разработки автомобиля, который, как правило, интенсивно использует моделирование.
Studies indicate that a substantial part of the modern vehicle's value comes from intelligent systems, and that these represent most of the current automotive innovation. To facilitate this, the modern automotive engineering process has to handle an increased use of mechatronics. Configuration and performance optimization, system integration, control, component, subsystem and system level validation of the intelligent systems must become an intrinsic part of the standard vehicle engineering process, just as this is the case for the structural, vibro acoustic and kinematic design. This requires a vehicle development process that is typically highly simulation driven.
Подход V
Один из эффективных способов работы с присущей мультифизикой и разработкой систем управления, возникающими при интеграции интеллектуальных систем, — это использование V-образного подхода к разработке систем, который широко применяется в автомобильной промышленности уже более двадцати лет. В этом V-образном подходе требования системного уровня передаются вниз по V через подсистемы к проектированию компонентов, а производительность системы валидируется нарастающими уровнями интеграции. Разработка мехатронных систем требует применения двух взаимосвязанных "V-циклов": один ориентирован на многофизическое проектирование системы (например, механические и электрические компоненты электроусилителя руля, включая датчики и исполнительные механизмы), а другой — на проектирование систем управления, логику управления, программное обеспечение и реализацию аппаратного обеспечения управления и встроенного программного обеспечения.
One way to effectively deal with the inherent multi physics and the control systems development that is involved when including intelligent systems, is to adopt the V Model approach to systems development, as has been widely used in the automotive industry for twenty years or more. In this V approach, system level requirements are propagated down the V via subsystems to component design, and the system performance is validated at increasing integration levels. Engineering of mechatronic systems requires the application of two interconnected "V cycles": one focusing on the multi physics system engineering (like the mechanical and electrical components of an electrically powered steering system, including sensors and actuators); and the other focuses on the controls engineering, the control logic, the software and realization of the control hardware and embedded software.