数字化汽车设计与开发技术的研究应用迫在眉睫

    汽车工业传统上一直被人理解为机械工业、传统工业，实际上不断推陈出新的汽车产品一直是众多高新技术的密集结晶。数字化汽车设计开发技术是当今世界各大汽车公司竞争的一个独门秘器。中国作为世界第四大汽车生产国，在自主开发问题上一直备受国人争议，我们在自主开发上究竟存在什么问题？记者最近采访了清华大学汽车工程系吕振华教授。 

    国家应对汽车产业的关键技术项目研发给予支持

    记者：清华大学作为国内外知名的大学，汽车工程系又是我国汽车工程领域的重要技术研究单位，在越来越多的人呼吁重视汽车自主开发的时候，请您谈谈在汽车自主开发上如何缩短与国外同行的差距？ 

    吕振华：首先说在汽车技术和汽车产品的自主开发上，我们国家与国外相比还存在着很大的差距，仅一个通用汽车公司或丰田汽车公司的开发能力就比我们全国汽车行业的开发能力都强。我们在人才资源、技术资源、管理能力和投资能力等重要方面都与国外有显著的差距。落后并不可怕，但政府管理部门和主要的汽车公司对此要有深刻、全面的认识，切实重视对汽车技术和新产品自主开发有效支持和激励，再不应继续延误时机。我们实在耽误不起了！大家都知道国家科技部等斥资10多亿元支持的电动车研发项目，然而，国家更应该大力支持主流汽车产品的自主开发能力建设和主流汽车技术的创新研究，这关乎我国汽车产业能否成长为国民经济支柱产业、我国自主的汽车产业能否持续发展乃至生存的大问题。

    数字化开发设计技术是世界潮流

    记者：您所说的汽车研发关键技术主要指哪些？国外是什么现状？

    吕振华：汽车研发关键技术包括很多方面。人们常说的车型设计开发其实有两个层次，大众理解是指造型设计，造型设计没有客观的评价体系，所以很难说其水平高低，只能说成熟度和市场接受程度。对于汽车设计师，只能说其经验积累和创意能力，而很难说其水平高低。

    其实车型设计应是指整车设计，还包括底盘系统设计、动力系统设计、传动系统设计、车身系统设计以及电器系统设计等，这些方面的评价标准是客观的、科学的，自然有水平高低之分。

    今天我主要谈谈汽车自主开发技术的两个重要方面，一是设计与开发能力建设，二是数字化设计与虚拟开发技术的推广应用。自主开发能力的技术平台核心包括数字化设计与虚拟开发技术、专用分析评价软件、基础研究积累和规范标准体系、实验评价条件，等。

    上世纪90年代中期以来，数字化设计与虚拟开发技术的应用成为世界上汽车开发技术的主要发展潮流，这是基于计算机辅助设计（CAD）、计算机仿真分析、计算机辅助制造（CAM）及虚拟制造、计算机辅助实验及虚拟实验等先进技术的全新的汽车设计开发技术体系和流程。过去的汽车开发主要以物理样机验证为基础，在设计开发过程中要反复制作样车，然后在实验室、试车场和公路上进行大量的行驶试验，物力、人力消耗很大，成本高、周期长，而且风险大。随着计算机硬件、软件水平的迅速提高，汽车的设计工作可以完全利用计算机进行，实现全面的数字化。都可以在计算机上模拟实现、实验。当完成汽车设计图后，可建立各种分析模型，进一步利用计算机进行产品的功能、性能、零件制造、系统装配、生产系统、汽车驾驶、保养维修等方面的模拟分析、仿真检验、优化改进，最大限度地提高设计质量、减少物理样车试制和实验量、降低成本、缩短开发周期。当然这也需要较多的资金投入，主要是购买计算机硬件、软件等，但这种投入不是简单消耗性的，而是技术条件和开发能力的建设，，可在很多车型的设计开发中反复利用。

    数字化设计与虚拟开发技术的推广应用需要更高的人才条件。在过去基于画平面图的设计体系中，设计人员一般以本科生毕业生为主，而基于计算机辅助工程分析（CAE）的设计技术工作由硕士毕业生都很难胜任，这就需要大量高素质、高层次的工程师队伍，而这是我国制造汽车企业目前还比较缺乏的基本条件。面向汽车设计和开发中CAE包括对汽车的驱动性能、操纵稳定性能、振动噪声特性、碰撞安全性能等使用性能进行全面的分析和评价。面向汽车制造和生产的CAE还包括对零件加工工艺的模拟、装配车间的布局优化、、生产成本预测等等。我国在这些方面的应用差距很大，也缺乏必要的基础研究支撑条件。汽车工业界有许多技术难题，是企业难啃的骨头，，而大学和研究所在缺乏良好的产学研合作条件和足够的资金支持下，都不敢碰硬，只好做一些较简单的课题。

    “不善于学习，跑那里考察都没用”

    记者：请您谈谈汽车数字化设计与虚拟开发技术在国内研发的现状及应用前景。

    吕振华：很可惜，汽车数字化设计与虚拟开发技术项目还没有列入国家计划。“十·五计划”科技项目论证期间，这个项目曾被列为国家“863计划”侯选项目，等待审查通过。但由于当时某些主要领导人认为，中国加入WTO后，中国的汽车业等“传统产业”将受到很大的冲击而“覆没”，持极悲观的态度（当时有许多专家则表达了不同的意见），致使我们积极建议并充分论证的汽车数字化设计与虚拟开发技术项目受到冷遇而被束之高阁。尽管有许多有识之士很看重这个项目对汽车工业发展的重要性，为我们奔走呼吁，但最终没有影响有关决策人。在此过程中，我们发现我国的重大科技项目立项决策过程在科学性、公正性和合理性等方面存在着诸多问题。

    事实证明，我国加入WTO后，汽车工业不仅没有衰落而是超速发展。但是，我们汽车的自主开发能力并没有因此而成长起来，甚至仍看不到在短期内摆脱困境和落后局面的前景。

    新型汽车底盘平台的开发要花费很长的时间，国外汽车公司往往也需4—6年，一种新车在投入生产前要经过许多轮开发和实验，在通用、福特、戴姆勒—克莱斯勒（奔驰）、丰田等主要汽车公司，过去开发一款新车需花费约20亿美元。现在通过数字化设计与虚拟开发技术的深入、广泛应用，可以大幅度减少物理样车的开发和实验辆份和轮次，只是最后一轮的最终实车检验还是需要的。事实上，数字化设计与虚拟开发技术是外国汽车公司在市场国际化条件下进一步提高竞争力的主要手段，世界上各大汽车公司正在这方面试比高低。

    现在的CAD、有限元分析、多体动力学分析等软件平台都可以买到，中国一汽公司可以买到与美国通用汽车公司的一样的设计分析工具，大家在这方面可处于一个水平，但谁的应用水平高就取决于技术团队和管理水平了。因为汽车设计开发还需要许多专用设计软件，如车身设计、发动机设计、传动系设计、悬架设计等等，这些软件是买不到的，需要各个公司自主开发。此外，还需要积累强大的技术和知识数据库，国外公司已有了几十年的积累，我们在这方面的差距很大。

    国内汽车企业需要组织专门团队进行专业设计分析软件开发，而且需要积累大量的基础数据库，如材料、工艺、设计方案、实验结果、研究报告书等，现在我们的企业管理水平低的表现之一就在于没有组织做这些事情。另一方面，我们花费了国家大量的资金引进了众多国外车型，应该注重研究分析、解剖、消化。而现状是我们“有钱引进，没钱消化”。对于一轮又一轮引进的车型和相关技术，没有进行认真的研究，未能掌握先进技术。这是非常严重的问题，实际上是很可耻的，我们也因此遭到外国汽车公司的轻视、甚至鄙视。面对中国庞大的出国考察大军，外国汽车公司很难理解，他们认为中国人根本不用到国外去学习，世界上的先进汽车技术在中国都有，中国人应该在自己家里认真学习。如此不善于学习，跑到哪里都没用。我们对此感到无地自容。日本汽车公司当年是学习美国气车公司发展起来的，南朝鲜汽车公司当年是这样学习日本和美国汽车公司发展起来的。我们为什么这样低能？

    整合资源团队协作形成合力

    记者：那么我国现在的汽车工业自主开发能力到底怎么样呢？

    吕振华：中国不是完全缺乏汽车的自主开发能力，而是缺乏良好的组织，没有把优秀技术专家、优势技术条件与资金整合起来。

    就车型开发的难度而言，卡车、客车、轿车各有特点，总的是卡车、客车、轿车由易到难。就卡车而言，一汽公司等都具有开发能力，而且基本具备开发国际先进水平的卡车的能力。

    开发难度大的是轿车，主要因为轿车的高速行驶性能要求高，车型更新换代比较快，车身等系统的制造装备投资巨大，风险较大。

    对于军用汽车，我国必须自主设计开发，近年来在军队主管部门的有力组织下，北京吉普汽车公司和东风汽车公司等积极有序地进行多种高机动军用汽车的设计开发，其综合技术难度高于卡车，也高于轿车，这是我国自主开发先进汽车的重大工程。

    一汽集团公司具有较综合的车型开发能力，其发展目标也较明确，坚持自主开发与对外合作相结合的策略，国家政府部门和经济界、技术界应给与大力支持。

 
    有的其它汽车公司本来早就有条件主动开发新车型，但缺乏正确的策略和应有的志气，只想依赖国外，不愿自主开发，结果坐失发展良机。

    在目前的国际化竞争环境中，缺乏高水平的专门人才队伍和自主的技术能力的汽车公司必然难以持续发展。

    另外，国有企业的机制仍是制约发展的重大因素，一些汽车企业的组织机构和管理方式简直就是政府的翻版。因此，中国自主的汽车工业的发展仍存在多方面的困难。

    但是，主要的汽车工业强国一般都具有很强的汽车设计开发能力。中国必然成为汽车工业大国，但还要有志气做汽车工业强国，建设强大的汽车设计开发能力。

    总之，像汽车这样的高度复杂的技术产品的核心设计开发技术以及自主开发能力是买不来的！完全委托国外设计不是自主开发。我们不应热衷于自欺欺人的商业炒作，而应脚踏实地、积极有序地进行先进汽车设计开发实践，逐步积累、提高，以求从根本上改变我国汽车设计开发能力的落后局面。

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