刘叶鹏

（青岛恒星科技学院，山东 青岛 266100）

产品生命周期理论下新能源绿色汽车造型设计分析

刘叶鹏

（青岛恒星科技学院，山东 青岛 266100）

当前，汽车产业的快速发展和使用数量的激增，给资源环境带来了诸多负面影响。在此形势下，新能源汽车的发展成为了应对能源紧缺、缓解环保压力的关键所在，而产品生命周期理论贯穿于所有产品的始终，提供了“模块化”及“从摇篮到摇篮”等延长生命周期的设计方法，为新能源汽车提供了新的设计视角。

产品生命周期；新能源绿色汽车；造型设计

一、产品生命周期理论的概述

1.产品生命周期评价理论。一个产品从原材料采购、制造、加工、运输、销售、使用、维修至再循环利用或直接丢弃，这个过程即为产品的全生命周期，这其中每个环节都可能对周围环境造成一定的影响，针对此进行的辨识和量化评价即为产品生命周期的评价，其目的在于衡量资源的有效利用及对环境产生的影响，从而探寻改善环境的有效方法。产品生命周期评价作为一种特殊的环境管理工具，其最大的特点不是通过法律或是舆论的监督来实现环境监管的目的，而是强调自主性，将环境因素融入了设计之初，对于促进人、产品及环境的和谐发展具有重要的作用，其之所以能够应用到新能源绿色汽车造型设计中也是基于此种原因。

2.延长产品生命周期的设计方法。每个产品都有自己的生命周期，只是因为行业和产品的不同，生命周期存在长短的差异，产品设计者应该充分认识和把握自己所处行业产品的周期演变规律，从而前瞻性地进行优化设计以最大限度地维持市场竞争优势。从产品生命周期曲线来看，其是产品的寿命周期，也即从某一产品投入市场开始直至被循环再利用或丢弃处理这个过程中产品在市场上的经济价值变化，从曲线变化可知，产品的生命周期是可以被延长的，这就给产品设计优化提供了可能，产品设计者可以根据曲线观测出产品处在生命周期的哪一个阶段，并根据其具体特点采取相应的策略延长产品在各个阶段的生命周期，增强产品的竞争力，在实现资源最大化利用的同时，也降低了对环境的损害，具体的延长产品生命周期的设计方法有：

（1）模块化设计。模块是产品的子结构，它与产品的功能要素之间存在对应关系，产品的模块化设计，是在设计产品时，结合原材料属性、产品结构及后续的使用功能、升级、维护、拆解、检修、废弃及再利用等要素，将产品划分为不同的模块单元，进行分别优化，延长产品各个阶段的生命周期，甚至是在废弃后都可以进行再循环利用。模块化设计，不仅可完成半成品的批量生产，降低生产成本，实现规模化效应，还可以根据用户的个性化需求，将不同功能的模块进行组合配置，提升了产品对市场差异化需求的响应能力，并可以优化整个产品生命周期中的采购、物流、制造和服务资源调配。目前，小米和乐视就采用了模块化设计，机顶盒部分可拆卸进行单独升级。与此同时，海尔和阿里巴巴联合推出的第二代电视产品，也采用了模块化的设计方法，将影音处理等非常成熟的部分固化下来，将处理应用的CPU、GPU、引擎等硬件植入可升级的模块中，为用户个性化需求提供了支撑，在需要对软硬件升级时，只需更换模块即可实现，无须更换整机。从模块化的这些优势来看，其更符合现代“定制经济”发展的需求，不仅降低了不必要的资源消耗，而且也减少了对环境的负面影响。

（2）“从摇篮至摇篮”的设计。“从摇篮至摇篮”的设计是由威廉·麦克唐纳先生和迈克尔·布朗嘉特在《从摇篮到摇篮：循环经济设计之探索》中首次提出的观点，其通过樱桃生长模式的描述，阐述了世间万物都是循环往复的，并将所有物质都看成是“养分”，其要求在产品设计之初，就应该充分考虑其在达到使用年限后，产品是否易于拆解、再循环利用等问题，并将原材料开采、产品制造和适用、循环利用所有环节中可能造成的环境冲击纳入考虑范围，以最大限度实现零废料、零污染，从而规避对资源环境的负面影响，打破传统的“从摇篮到坟墓”的发展模式。而且，如今，节能环保已经不再是停留在纸面上的空洞口号，产品的循环利用，从长远来看能够获取高额的回报率，且是企业长远发展的竞争优势，2003年福特汽车就曾经设计了一款U型概念车，该车能够根据人的需求进行重新配置，内饰是模块化的，可以满足更新和升级需求，外型灵动多变，采用电动可伸缩式车顶、后窗玻璃、尾门及行李箱，能够让车以封闭或敞开的状态行驶，满足了人们的不同驾驶体验。同时，其采用聚酯这种技术营养物的纤维材料作为座椅、仪表板、内饰及方向盘等的原材料，可以实现产品的循环利用，不会对环境造成损害，虽然概念车尚未应用到实践，但却是将“从摇篮至摇篮”的设计理念应用到汽车产品设计中的最有效见证。

二、产品生命周期理论下新能源绿色汽车造型发展趋势

1.新能源绿色汽车的界定。当前，全球资源和环境面临双重的挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳主要排放产业，需要进行革命性的变革，国内外许多汽车企业逐渐向新能源转型。新能源汽车是采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。与传统的能源型汽车相比，新能源汽车对于能源的依赖性降低，对环境的影响减弱。新能源绿色汽车造型设计是指在产品的整个生命周期内优先考虑产品节能环保性，要求产品易于维护与升级，不轻易做出废弃处理，具有可拆解性和再循环性，能够实现产品的回收利用，兼顾汽车的功能属性和环境属性，满足用户的实用性和审美性需求。

2.新能源绿色汽车造型的发展趋势。目前，随着动力技术的升级，新能源动力正在逐渐取代传统内燃机动力成为汽车的主要动力源，并影响了汽车的整体造型。而且，不同的动力形式对于汽车的结构和功能要求存在区别，对于车身的整体造型和布局也有不同程度的影响，但鉴于内燃机车型、混合动力车型基本沿用了传统能源形式的动力布局。为此，目前国内新能源绿色汽车造型设计主要集中在电动车型上，其在总体布局上更具灵活性，趋向小型化和个性化发展方向，且更具交互性和科学性。

三、产品生命周期理论下新能源绿色汽车造型设计

1.新能源绿色汽车造型设计趋向灵活多变性。从产品生命周期理论来看，新能源汽车造型将集成功能性、便捷性及轻巧性于一体，不断简化内部空间设计，延伸其利用空间，从而有效化解能源紧缺、环境压力和交通拥堵等问题。但是，传统内燃机汽车的布置形式根据功能的差异划分为动力区和乘坐区域两个区域，而且这两个区域是有明显界限划分的，泾渭分明，即使是单车厢的造型也要为发动机的设置提供一个必要的空间，影响了车型的轻便性发展。而新能源绿色汽车将以新能源动力为支撑，尤其是对于电动力车型而言，轮边电机的应用从理论上已经不需要额外设置一个动力舱，且即使未使用该种电机的新能源汽车，与传统内燃机相比，其电动机的整体尺寸相对较小，所占空间较小，动力区域的空间得以释放。同时，电力支撑的动力车型，其锂离子电池组占据空间较小且拥有造型多变性，多置于车内地板中央通道位置，由此，单车厢造型成为了可能。从产品生命周期来看，单车厢是最有利于空间最大化的造型设计，将改变传统内燃机架构下动力舱和乘员舱分隔的状态，破除了动力舱的空间限制性，使得单车厢的整体造型更加低矮和简化，极大地扩展了内部空间，并使得整车的风阻系统降低到一个更小的范围内。

2.新能源绿色汽车造型设计凸显轻量化和模块化。随着汽车功能的日渐丰富，需要搭载的设备逐渐增多，这给轻量化设计带来了诸多困难，必须让汽车本身实现轻量化，可通过优化动力源、制造材料和结构等方式达到轻量化。首先，让汽车动力比重更为出色。目前，电动发动机的最大扭矩可以达到380牛米，整个电动车轴重113千克，能够与多种车型机构相匹配，动力系统只需要一块锂电池即可实现驾驶驱动，如此，便以降低燃油消耗的方式实现了汽车造型的轻量化发展，且因为采用了异步电动机，减少了对钕和镝等稀土材料的依赖，降低了成本，减少了对环境的损害，契合了产品生命周期中环保性和循环性的要求，有助于实现“从摇篮至摇篮”的设计。其次，推进多种材料并用。新能源汽车造型中可综合应用现代高科技钢材、铝质材料、工业塑料和碳纤维等不同轻量化材料，并采用产品生命周期中的模块化设计方法，在车辆纵梁、前后防撞梁、车辆A、B柱及车顶等关键结构必须应用高强度的钢材以支撑强大的冲击并起到吸能作用，而翼子板和车门部门则可采用轻量化的铝质材料，这样不仅便于改良和升级，而且降低了整车重量。再次，当前汽车的生产和装配日趋复杂，要控制车体重量，延伸使用周期，并满足用户个性化需求，提升市场差异化反应能力，最佳的解决方案是模块化设计，如奔驰的MFA平台能够衍生新A级、新B级及CVLA等多种新能源车型，其中的发动机、转向系统、电控系统等都进行了模块化设计，可以实现共享，并能够灵活嫁接到不同的车型上，使得一款车型可以搭载更多新技术，提升了汽车的兼容性，缩短了汽车的生产周期，并控制了成本消耗，促进了新能源绿色汽车造型的高质轻量发展。

四、结语

目前，全球能源和环境均面临着前所未有的挑战，节能减排成为了最紧迫的任务，而汽车作为石油消耗和二氧化碳排放大户，对于资源环境的影响异常显著，其低能耗、低排放的发展将直接影响节能环保的效能，但问题的关键是汽车新产品的更新速度快，这在很大程度上缩短了汽车的生命周期，也造成了资源、人力、物力的极大浪费。因此，需要引入产品生命周期理论来推进新能源汽车的全新设计，其能够使汽车产业从原材料采购、加工、生产、销售、使用至回收利用等环节，形成一个闭环系统，从而解决传统能源型汽车资源消耗高、环境影响大的问题，更好地对接“绿色性”和“可持续性”发展需求。

[1]宫婷.基于产品生命周期理论的新能源绿色汽车造型设计研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2015.

[2]卢媛媛.基于产品生命周期理论的手机质量管理方法及其实证研究[D].北京：北京邮电大学，2014.

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F407.471

A

1673-291X（2017）34-0044-02

2017-04-10

刘叶鹏（1964-），女，北京人，教授，从事车辆工程、机械制造工艺研究。

[责任编辑 吴高君]