Thiết kế kiểu dáng của ô tô audi r8 sử dụng công cụ Catia và ứng dụng phương pháp mới trong thiết kế ô tô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.68 MB, 72 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ KIỂU DÁNG CỦA Ô TÔ AUDI R8 SỬ DỤNG CÔNG CỤ CATIA VÀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG

PHÁP MỚI TRONG THIẾT KẾ Ơ TƠ

Ngành: Kỹ thuật cơ khí Chun ngành: Cơ khí ơ tơ

Thành Phố Hồ Chí Minh - Năm 2022

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN Ô TÔ ... 9

1.1. Tổng quan về nghành công nghiệp ô tô trong nước ... 9

1.2. Giới thiệu chung về nghiên cứu phát triển ô tô... 9

1.2.1. Khái niệm chung về nghiên cứu phát triển ... 9

1.2.2. Những tiêu chí đánh giá sản phẩm ... 10

1.2.3. Thời gian phát triển sản phẩm và thương phẩm ... 12

1.2.4. Các đặc điểm phát triển sản phẩm và thương phẩm ... 14

1.3. Quy trình nghiên cứu phát triển ơ tơ ... 17

1.3.1. Mơ hình tổng qt quy trình phát triển sản phẩm ... 17

1.4. Thiết kế và thử nghiệm mẫu concept ô tô ... 22

1.3.2. Giới thiệu về xe concept ... 22

1.3.3. Phát triển concept ô tô ... 23

1.3.4. Concept ô tô ảo ... 24

1.3.5. Phương pháp thiết kế xe concept ... 24

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ Ô TÔ ... 31

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2.3.4. Hoàn thiện thiết kế ý tưởng ... 50

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI TRONG THIẾT KẾ Ô TÔ ... 58

3.1. Kỹ thuật thiết kế ngược (Reverse Engineering) ... 58

3.1.1. Giới thiệu về kỹ thuật thiết kế ngược ... 58

3.1.2. Các giai đoạn thiết kế ngược ... 59

3.1.3. Các kỹ thuật lấy mẫu số hóa ... 61

3.2. Thiết kế ơ tô bằng “nguồn lực đám đông” (Crowdsourcing) ... 63

3.3. Ứng dụng công nghệ thực tế ảo VR trong thiết kế ô tô ... 64

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Các lĩnh vực tích hợp của R&D ... 13

Hình 1.2: Quá trình phát triển sản phẩm là một quá trình đầu tư ... 13

Hình 1.3: Quy trình phát triển sản phẩm thành thương phẩm ... 14

Hình 1.4: Mơ hình một nhóm R&D của một dự án sản phẩm ơ tơ ... 16

Hình 1.5: Các giai đoạn phát triển sản phẩm ... 18

Hình 1.6: Tương tác của các lĩnh vực trong phát triển concept ơ tơ ... 24

Hình 1.7: Các mẫu phác thảo xe concept trên giấy ... 25

Hình 1.8: Phác thảo mẫu xe concept trên bảng điện tử Wacom ... 26

Hình 1.9: Tranh luận để cơ đọng mẫu concept thực tế ... 26

Hình 1.10: Concept ơ tơ được tạo ra từ mơ hình đất sét ... 27

Hình 1.11: Nội thất của một chiếc xe với mơ hình đất sét ... 28

Hình 1.12: Lựa chọn concept cho ghế ngồi ... 29

Hình 2.1: CAD và các quy trình có liên quan trong phát triển ơ tơ ... 31

Hình 2.2: Các giải pháp phần mềm của Dassault Systemes cho ngành ơ tơ ... 33

Hình 2.3: Các ứng dụng thiết kế ơ tơ trên CATIA ... 33

Hình 2.4: Các giai đoạn thiết kế kiểu dáng xe ... 34

Hình 2.5: Mẫu Audi R8 phiên bản V8 ... 34

Hình 2.6: Mẫu Audi R8 Spyder ... 35

Hình 2.7: Mẫu Audi R8 phiên bản V10 ... 35

Hình 2.8: Bản vẽ 2D ơ tơ Audi R8 ... 36

Hình 2.9: Cơng cụ Sketch Tracer ... 36

Hình 2.10: Bản vẽ được đưa vào phần mềm CATIA ... 37

Hình 2.11: Các hình chiếu khi được gán hồn chỉnh ... 37

Hình 2.12: Khóa mặt phẳng của hệ trục tọa độ ... 38

Hình 2.13: Cây thư mục thiết kế ... 38

Hình 2.14: Khung dây từ góc nhìn Right View... 39

Hình 2.15: Điều chỉnh độ cong cho khung dây ... 39

Hình 2.16: Khung dây sau khi được chỉnh sửa ... 40

Hình 2.17: Các điểm được tạo trên các đường phác thảo ... 40

Hình 2.18: Bề mặt mui xe ... 41

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hình 2.19: Biên dạng Sketch trên mặt phẳng xz và yz ... 41

Hình 2.29: Bề mặt gương của cửa xe ... 46

Hình 2.30: Bề mặt phần kính phía sau cửa xe ... 46

Hình 2.36: Mơ hình CAD Audi R8 ... 49

Hình 2.37: Tạo mơ hình đất sét bằng máy CNC và thủ cơng... 50

Hình 2.38: Sử dụng cơng nghệ VR để đánh giá thiết kế xe ... 50

Hình 2.39: Máy Scan 3D và quá trình quét mẫu ... 51

Hình 2.40: Quá trình đưa dữ liệu quét vào phần mềm ... 51

Hình 2.41: Tạo đường bao cho chi tiết từ dữ liệu quét ... 52

Hình 2.42: Đường khung dây sau khi hồn chỉnh ... 52

Hình 2.43: Bề mặt thu được sau khi thiết kế ngược ... 53

Hình 2.44: Đánh giá sai số từ mơ hình CAD so với dữ liệu Scan ... 54

Hình 2.45: Kiểm tra độ phản chiếu và tính liên tục của mơ hình CAD ... 54

Hình 2.46: Xuất file cho sản phẩm ... 55

Hình 2.47: Mơ hình CAD hồn chỉnh của Audi R8 ... 55

Hình 2.48: Audi R8 màu xám được đặt ở phòng trưng bày ... 56

Hình 2.49: Audi R8 màu bạc được đặt phịng trưng bày ... 56

Hình 2.50: Phần đi của Audi R8 màu bạc ... 56

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Hình 2.51: Audi R8 màu trắng được trưng bày ở trên đường ... 57

Hình 3.1: So sánh giữa quy trình thiết kế thuận và thiết kế ngược ... 59

Hình 3.2: Sơ đồ quy trình kỹ thuật thiết kế ngược ... 61

Hình 3.3: Đầu dò 3D lấy điểm phần xilanh của động cơ ... 62

Hình 3.4: Phương pháp quét bằng tia laser lấy mẫu cửa xe ... 62

Hình 3.5: Mơ hình tổng qt của crowdsourcing ... 63

Hình 3.6: Xe điện Fiat Mio, thiết kế đến từ cộng đồng ... 64

Hình 3.7: Bộ dị vị trí và găng tay dữ liệu ... 65

Hình 3.8: Giao tiếp giữa người thiết kế và sản phẩm trên bức tường mơ phỏng ... 66

Hình 3.9: Người thiết kế kiểm tra ngoại thất bằng buồng mô phỏng ... 66

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

công nghệ sao chép mẫu.

- CAD (Computer Aided Design): Thiết kế dùng tới máy tính (ngồi ra cịn được hiểu là Computer Aided Drawing – Người dùng có thể thao tác vẽ trên máy tính.

- CAM (Computer Aided Manufacturing): Quá trình sử dụng máy tính để lập

trình các công đoạn điều khiển hệ thống sản xuất, bao gồm các thiết bị như máy gia

cơng cơ khí CNC và các hệ thống đảm bảo về độ an toàn và kỹ thuật khi tiến hành.

- CAE (Computer Aided Engineering): Tính tốn các thơng số với sự hỗ trợ từ

máy tính bao gồm các công việc như thử nghiệm, mô phỏng hoạt động của sản phẩm.

CAE là một khâu bắt buộc trong thiết kế nhằm cho ra sản phẩm tốt nhất.

- CNC (Computer Numerical Control): Máy gia công đa trục chạy bằng code

NC để gia công.

- DMU (Digital Mock – Up): Mô tả sản phẩm ở dạng 3D không bao gồm các

thông tin thiết kế nhằm làm giảm bớt dung lượng file thiết kế. Dùng để mô phỏng

chuyển động hay kiểm tra va chạm, kiểm tra nhân trắc học, bảo trì chi tiết, …

- CAP (Computer Aided Production engineering): Kỹ thuật sản xuất có sự trợ

giúp của máy tính được sử dụng để thiết kế và triển khai các quy trình sản xuất của máy móc nhằm cải thiện khả năng làm việc của kỹ sư và tăng năng suất làm việc của

máy móc.

- PDM (Product data management platforms): Là một hệ thống hỗ trợ doanh

nghiệp quản lý dữ liệu thiết kế và các quy trình sản xuất. Các kỹ sư sử dụng phần mềm để sắp xếp thông tin liên quan đến sản phẩm, theo dõi các sửa đổi, quản lý các đơn đặt

hàng hay tạo hóa đơn vật liệu giúp tiết kiệm thời gian và tránh những sai sót.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

LỜI CẢM ƠN

Bằng tất cả sự chân thành, trước hết em xin gửi lòng biết ơn tới thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Thắng đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em trong quá trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và các thầy cơ giáo đã hết lịng truyền đạt những kiến thức mới mẻ và bổ ích khơng chỉ là cho q trình thực hiện khóa luận mà cịn là những trang bị cho con đường phía trước.

Ngồi ra, em cũng xin cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Giao Thông Vận Tải đã cho em được học tập và rèn luyện ở ngôi trường này.

Do sự hiểu biết và khả năng trình bày cịn nhiều sai sót nên khóa luận vẫn cịn những thiếu sót nhất định. Em rất mong nhận được những góp ý của các thầy giáo, cơ giáo để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng, em xin kính chúc các thầy cơ giáo Trường Đại học Giao Thơng Vận Tải có nhiều sức khỏe và thành công trong sự nghiệp dạy học.

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, ngày 20 tháng 10 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Toàn Khang

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

LỜI MỞ ĐẦU

Đã trong một khoảng thời gian 140 năm, từ khi chiếc ô tô hơi nước đầu tiên được ra đời cho đến thời điểm hiện tại, chiếc xe ô tô đã thực sự thay đổi rất lớn trước sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ. Với sự tiến triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ cũng như sự phát triển của công nghệ thông tin và các công cụ thiết kế hiện đại đã cho thấy ô tô đang là ngành công nghiệp đang rất phát triển trên thế giới.

Để trở thành một nước có ngành cơng nghiệp ơ tơ phát triển thì Việt Nam phải có các nhà sản xuất ơ tơ quy mô công nghiệp và đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp với kiến thức và kỹ năng sâu rộng về thiết kế, cơng nghệ. Có thể nói, kiến thức về thiết kế ơ tơ đóng vai trị quan trọng và cần thiết trong công nghiệp ô tô.

Ở Việt Nam cho đến hiện nay vẫn còn rất nhiều hạn chế về thiết kế ơ, điển hình như số lượng các kĩ sư, công nhân lành nghề vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu, các trang thiết bị và công nghệ chế tạo vẫn chưa thể đạt tới trình độ của các nước lớn trên thế giới. Để giúp Việt Nam tiến gần hơn với mục tiêu nội địa hóa các sản phẩm và sản xuất ơ tơ thì rất cần nhưng người kỹ sư có kinh nghiệm và am hiểu về ơ tơ. Vì vậy việc truyền cảm hứng và đào tạo các kĩ sư, công nhân là điều cần thiết để phát triển thành công nền công nghiệp ô tô Việt Nam, từng bước đưa đất nước hội nhập với khu vực và quốc tế.

Luận văn “Thiết kế kiểu dáng của ô tô Audi R8 sử dụng công cụ CATIA và ứng dụng phương pháp mới trong thiết kế ô tô” sẽ tập trung vào tìm hiểu quy trình

nghiên cứu và phát triển cho một sản phẩm ô tô, giới thiệu về phần mềm CATIA để ứng dụng cho quá trình thiết kế kiểu dáng xe Audi R8 và tìm hiểu các phương pháp thiết kế ô tô mới của thế giới ở thời điểm hiện tại.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN Ô TÔ

1.1. Tổng quan về nghành công nghiệp ô tô trong nước

Ngành công nghiệp ô tô vẫn luôn được đất nước ta xem là một ngành mũi nhọn cần phát triển. Tuy nhiên, vẫn chưa thể so sánh với các quốc gia trong khu vực và trên thế giới. Ngày nay, nước ta đã có xu hướng tăng mạnh việc sản xuất các phụ tùng, linh kiện và giảm mạnh việc lắp ráp dây chuyền, sản xuất thùng xe. Những doanh nghiệp lớn trong nước tiêu biểu như Thaco, Vinfast với những công nghệ và hàng loạt máy móc tiên tiến đã có tỷ lệ nội địa hóa được cải thiện trong thời gian qua (khoảng 50-55%).

Tuy nhiên việc sản xuất vẫn còn hạn chế về mặt số lượng và chất lượng, chủ yếu là những mặt hàng, chi tiết đơn giản như lốp xe, ghế ngồi… Còn lại những sản phẩm yêu cầu kỹ thuật cao và mức độ gia công chính xác như hộp số, phanh, ly hợp, …vẫn phải nhập khẩu từ các nhà cung cấp trên thế giới.

Nhìn chung, việc phát triển và nghiên cứu ơ tơ ở Việt Nam cịn tương đối khó khăn. Nguyên nhân có từ nhiều nguồn nhưng chủ yếu vẫn là những vấn đề chính như các doanh nghiệp ô tô vẫn chưa đủ khả năng và công nghệ chế tạo, số lượng kỹ sư giỏi cịn ít vì thực trạng “chảy máu chất xám”. Vì thế nước ta phải cần rất nhiều thời gian, tập trung đầu tư mạnh mẽ hơn cho công nghệ cũng như đưa ra những đường lối phát triển đúng đắn nhằm đưa ngành cơng nghiệp ơ tơ hịa nhập với thế giới.

1.2. Giới thiệu chung về nghiên cứu phát triển ô tô

1.2.1 Khái niệm chung về nghiên cứu phát triển

R&D (Research and Development), thường được giải thích là “nghiên cứu và phát triển”, là cụm từ được dùng trong hoạt động thiết kế và nâng cấp cho sản phẩm mới với các tính năng và hiệu quả sử dụng tốt hơn so với sản phẩm thế hệ trước. R&D là công đoạn đầu tiên trong chuỗi giá trị của các sản phẩm, từ đó tiếp theo là các hoạt động thiết kế, thử nghiệm, sản xuất hàng loạt và thương mại hóa sản phẩm. Một phịng ban R&D chuyên nghiệp trong tập đoàn thường bao gồm đồng thời 3 chức năng sau:

1.2.1.1. Nghiên cứu – phát triển sản phẩm (Product R&D)

Đây là chức năng nghiên cứu và phát triển nhằm cho ra đời những sản phẩm có

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

triển này thường chú trọng nhiều đến thiết kế sản phẩm như cấu hình sản phẩm, thành phần cấu tạo, kiểu dáng, màu sắc, vật liệu, … Ngoài ra, nghiên cứu và phát triển sản phẩm còn bao gồm cả việc nghiên cứu, cải tiến, nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có.

1.2.1.2. Nghiên cứu – phát triển công nghệ (Technology R&D)

Việc nghiên cứu, tìm kiếm cơng nghệ sản xuất, chế tạo tối ưu để cho ra đời sản

trọng của bộ phận nghiên cứu và phát triển. Ví dụ, cơng nghệ chế tạo vật liệu mới cho thân vỏ ô tô, công nghệ tự động hóa trong sản xuất, công nghệ ô tô điện, công nghệ ô tô hybrid, … Nghiên cứu – phát triển cơng nghệ cịn bao gồm các hoạt động giải mã công nghệ để hình thành và phát triển cơng nghệ mới cho doanh nghiệp.

1.2.1.3. Nghiên cứu – phát triển quy trình (Process R&D)

tạo, lắp ráp, vận hành, phối hợp, …tối ưu, được thể hiện bằng các quy trình cụ thể mang tính ứng dụng cao, đem lại hiệu suất và hiệu quả thiết thực cho doanh nghiệp. Điển hình cho hoạt động này là việc nghiên cứu để cải tiến, phát triển các quy trình sản

với máy móc, thiết bị), … Hoạt động này có thể được xem là hoạt động nghiên cứu – phát triển “phần mềm” của sản phẩm, khác với phần cứng là vật liệu, cấu hình sản phẩm, công nghệ sản xuất, chế tạo, v.v.

1.2.2 Những tiêu chí đánh giá sản phẩm

Để làm một sản phẩm, nhất là sản phẩm ơ tơ có u cầu cao, được thị trường đón nhận, chúng ta cần phải chú ý những tiêu chí sau:

1.2.2.1. Sản phẩm phải có tính khả thi

Một sản phẩm trên bản vẽ phải có khả năng đưa vào chế tạo một cách thuận tiện và an toàn theo những tiêu chí kỹ thuật cơng nghệ phù hợp với điều kiện sản xuất của đơn vị mình với chi phí hợp lí. Đặc biệt là sản phẩm ơ tơ có một chuỗi q trình sản xuất khá phức tạp và tốn kém. Do vậy, khả năng dễ chế tạo và tính an tồn của sản phẩm sẽ có tác động trực tiếp làm giảm chi phí sản xuất và hạ giá thành sản phẩm. Nó cũng giúp cho việc tháo lắp, bảo trì, sửa chữa sản phẩm đơn giản hơn khi sử dụng.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

1.2.2.2. Sản phẩm phải đáp ứng nhu cầu khách hàng

Mọi sản phẩm làm ra muốn bán được thì phải có những cơng năng theo mong muốn của khách hàng, phải giúp người mua thực hiện được những yêu cầu của họ. Ví dụ: người ta mua một chiếc ơ tơ vì những mục đích khác nhau: để đi làm và cũng để đi chơi gia đình, đi du lịch hay dùng để vận tải hành khách, hàng hóa trong kinh doanh vận tải. Do vậy, sản phẩm phải đáp ứng ở mức cao nhất những mục đích này.

1.2.2.3. Sản phẩm cần phải bền và có độ tin cậy

Độ bền, tuổi thọ hay khả năng hoạt động liên tục, ổn định và sự tin cậy của sản phẩm là yếu tố quan trọng giúp người mua tin dùng, lựa chọn và giới thiệu sản phẩm cho bạn bè. Chiếc ơ tơ hay một thiết bị cơ khí dù hữu ích nhưng khơng bền, khơng ổn định thì rất khó có thể thuyết phục người mua.

1.2.2.4. Sản phẩm cần phải “đẹp”

Đáp ứng nhu cầu về mặt tinh thần, thẩm mỹ và tính thời trang của khách hàng. Nếu một chiếc ô tô chỉ đảm bảo công năng và độ bền cơ bản sẽ khó có khả năng chen chân vào sự lựa chọn của khách hàng, yếu tố “đẹp” hay tính thẩm mỹ, thời trang, hợp xu hướng… sẽ làm tăng cơ hội được lựa chọn cho chiếc xe.

1.2.2.5. Sản phẩm cần cạnh tranh

Trong môi trường cạnh tranh, ln có nhiều doanh nghiệp cùng cạnh tranh sản phẩm trên một phân khúc. Để sản phẩm thành cơng cần xét đến tính cạnh tranh về kỹ thuật và kinh tế của sản phẩm, tức là chiếc ô tô hay thiết bị cơ khí phải thương mại hóa, bán được hơn những sản phẩm khác cùng phân khúc trên thị trường

1.2.2.6. Sản phẩm cần tiện dụng

Là khả năng dễ dàng sử dụng, thuận tiện và an toàn khi thao tác, dễ dàng sửa chữa, bảo trì… Những sản phẩm q phức tạp, địi hỏi quá nhiều kiến thức, kỹ năng khi dùng sẽ thu hẹp đối tượng mua hàng.

1.2.2.7. Sản phẩm cần có mức giá hợp lý

Đây là yếu tố quan trọng, tùy vào phân khúc khách hàng đang theo đuổi, cần điều chỉnh thiết kế để có mức giá hợp lý. Nếu là phân khúc bình dân thì nên có giá thấp. Nếu là phân khúc cao cấp, giá không phải yếu tố quyết định hàng đầu.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

1.2.2.8. Sản phẩm thân thiện môi trường

Đây là yêu cầu nảy sinh và trở nên cấp thiết trong xu hướng hiện nay, khi độ phát thải ô nhiễm môi trường trở thành các tiêu chuẩn bắt buộc của sản phẩm. Muốn cạnh tranh tốt, bắt buộc nhà sản xuất phải tạo ra những chiếc xe ô tô đáp ứng những tiêu chuẩn và lộ trình về bảo vệ mơi trường của nhà nước hay khu vực mà sản phẩm tham gia.

1.2.2.9. Sản phẩm khó bắt chước

Một sản phẩm tốt và thành cơng, được thị trường đón nhận sẽ là điều tốt. Nhưng nếu thiết kế sản phẩm dễ bị sao chép, bắt chước … thì sẽ gặp vấn đề, nhất là ở Việt Nam khi Luật Sở hữu trí tuệ cịn lỏng lẻo và chưa được tôn trọng.

1.2.3 Thời gian phát triển sản phẩm và thương phẩm

Quy trình R&D (hay R4D: R for D) là một quá trình đầu tư nghiên cứu và phát triển lâu dài, phức tạp và gặp khá nhiều rủi ro, nhất là khi sản phẩm đó là chiếc ơ tơ, có trên dưới 25.000 chi tiết thuộc nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ khác nhau, phụ thuộc nhiều vào sự biến động thị trường, thị hiếu, các chính sách, nhất là trong điều kiện Việt Nam với ngành cơng nghiệp cơ khí và ơ tơ phụ thuộc từ 60% đến 80% vào các nhà cung cấp linh kiện nước ngồi. Đặc biệt khó khăn hơn nữa, khi muốn biến sản phẩm ơ tơ đó thành một thương hiệu, nhất là thương hiệu có giá trị khu vực và tiến tới toàn cầu. Theo quan điểm R&D, sản phẩm là sự kết hợp giữa các thông tin thiết kế và một môi trường sản xuất cụ thể như hình 1.1

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Hình 1.1: Các lĩnh vực tích hợp của R&D

Như vậy, sản xuất và phát triển sản phẩm có thể coi như q trình xử lý thơng tin thiết kế để chuyển đổi nó từ q trình sản xuất ra sản phẩm. Thông tin thiết kế càng nhiều, càng phong phú thì hiệu quả càng cao, từ đó có thể dùng một mơi trường sản xuất vừa phải, phù hợp, với sự đầu tư không lớn nhưng sẽ cho ra những sản phẩm có giá trị thương mại cao. Quá trình phát triển sản phẩm là một quá trình đầu tư (hình 1.2) bắt đầu từ khâu lập kế hoạch và kết thúc khi cho ra sản phẩm cuối cùng để bán cho khách hàng.

Hình 1.2: Quá trình phát triển sản phẩm là một q trình đầu tư

Để thương mại hóa một sản phẩm trở thành thương phẩm, phải trải qua những

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

giai đoạn sau sản xuất, thử nghiệm và sử dụng của khách hàng để có thể đạt được một

Hình 1.3: Quy trình phát triển sản phẩm thành thương phẩm

Thời gian để biến một ý tưởng thành thương phẩm (Time To Market, TTM), là một thuật ngữ thường dùng để chỉ thời gian từ khi bắt đầu xây dựng ý tưởng, nghiên cứu thiết kế, chế thử, hoàn thiện thiết kế, chuẩn bị sản xuất, sản xuất hàng loạt và đưa ra thị trường.

Trước năm 1990, TTM cho một mẫu xe mới hồn tồn trung bình là 80 tháng, nhờ sự phát triển của R4D, giai đoạn từ 1990 – 2000 đã giảm TTT xuống còn 48 tháng, giai đoạn 2000 – 2010, TTM tùy theo từng hãng ô tô đã chỉ cịn 18 – 40 tháng và có hãng đã rút xuống còn 13,5 tháng nhờ vào việc ứng dụng các công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) và công nghệ kỹ thuật ngược (Reverse Engineering) với những thiết bị scan hay ánh sáng xanh (Blue Light) rất hiện đại trong việc lấy mẫu, thẩm định kết quả và thử nghiệm cũng như sử dụng các bộ giải pháp phần mềm 3D tích hợp cả thiết kế, tính tốn, mơ phỏng, quản lý sản xuất và thư viện số hóa sản phẩm, số hóa cơng nghệ và toàn bộ nhà máy theo thực tế ảo (VR: Virtual Real, công nghệ 4.0).

1.2.4 Các đặc điểm phát triển sản phẩm và thương phẩm

1.2.4.1 Tối ưu thiết kế

Một chiếc ô tô với thân vỏ có thể được chế tạo bằng vật liệu sợi carbon sẽ nhẹ và bền hơn nhiều so với kim loại nhưng điều này sẽ làm gia tăng chi phí chế tạo, giá bán

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

và tính cạnh tranh. Vì vậy đòi hỏi các doanh nghiệp phải không ngừng cải tiến quy trình, ứng dụng cơng nghệ cao để từng bước tối ưu hóa sản phẩm về mặt chất lượng lẫn giá thành.

1.2.4.2 Tính linh hoạt trong thiết kế

Sự phát triển công nghệ, nhận thức của khách hàng, sản phẩm mới của các đối thủ cạnh tranh và những thay đổi của hồn cảnh kinh tế (ví dụ, thay đổi chính sách kiểm sốt khí thải của nhà nước hay khu vực) có thể làm ảnh hưởng đến quá trình R&D. Vì vậy, nhóm nghiên cứu phải linh hoạt đưa ra những quyết định chính xác khi có những biến động này.

1.2.4.3 Khả năng phân tích chi tiết

quyết định. Mỗi quyết định có thể gây ảnh hưởng đến sự thành công hay thất bại của sản phẩm đang phát triển. Do vậy cần có khả năng phân tích chi tiết các phương án. Ví dụ, sự lựa chọn giữa hai phương án ghép bằng đinh tán hay mối ghéo hàn để lắp ráp thân vỏ ơ tơ có thể dẫn đến sự khác biệt về số tiền đầu tư thiết bị đến hàng tỷ đồng.

1.2.4.4 Áp lực về thời gian

Các vấn đề khó khăn đều có thể giải quyết được nếu có thời gian, thế nhưng các quyết định đưa ra trong quá trình phát triển sản phẩm lại phải thực hiện một cách nhanh chóng với một thời gian không lớn để đưa sản phẩm ra thị trường nhằm cạnh tranh với các đối thủ, nếu không sẽ thiệt hại rất lớn cả về uy tín lẫn kỹ thuật và kinh tế.

1.2.4.5 Tính kinh tế

Để phát triển, chế tạo và tiếp thị một sản phẩm mới cần một khoản đầu tư tài chính khá lớn. Do đó, để thu lợi nhuận ở mức chấp nhận được trên khoản đầu tư này thì sản phẩm lựa chọn sau cùng phải vừa lôi cuốn được khách hàng và chi phí chế tạo phải thấp hoặc hợp lý. Điều này địi hỏi cần phải có sự tính tốn, cân đối hợp lý và chính xác.

1.2.4.6 Tính sáng tạo

Q trình phát triển sản phẩm được bắt đầu từ ý tưởng và kết thúc bằng một sản phẩm cụ thể. Khi xem xét một cách tồn diện và ở các khía cạnh khác nhau thì quá

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

trình phát triển sản phẩm là một q trình sáng tạo nhiều cơng phu. Q trình này sẽ góp phần tạo cho sản phẩm có tính mới, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng, trong khi thị trường lại luôn thay đổi theo thời gian.

1.2.4.7 Khả năng đáp ứng các yêu cầu của xã hội và thị trường

Tất cả các sản phẩm chế tạo ra đều nhằm đáp ứng những nhu cầu nào đó của một nhóm người, hay của một thị trường cụ thể. Do vậy, nhóm phát triển cẩn quan tâm tới sản phẩm của mình có thể thích hợp và phát triển được ở vùng miền cụ thể nào từ đó đáp ứng những nhu cầu quan trọng của xã hội.

1.2.4.8 Tính đa dạng của nhóm

Để phát triển thành cơng một sản phẩm nào đó, địi hỏi trong nhóm các chuyên viên phát triển sản phẩm phải có nhiều nhân tài và chuyên gia thuộc các lĩnh vực khác nhau. Do đó, các nhóm phát triển sản phẩm thường bao gồm những nhóm người có lĩnh vực chun mơn, kinh nghiệm, tầm nhìn, …khác nhau.

1.2.4.9 Phối hợp làm việc của nhóm

Các thành viên trong nhóm có thể kết hợp với nhau để phát huy tối đa các thế mạnh của mình trong q trình tạo ra sản phẩm. Mơi trường làm việc theo nhóm cũng sẽ xây dựng mối quan hệ thân thiết giữa các thành viên với nhau. Hình 1.4 là ví dụ mơ tả một nhóm R&D của một dự án phát triển sản phẩm ơ tơ.

Hình 1.4: Mơ hình một nhóm R&D của một dự án sản phẩm ô tô

Áp dụng kỹ thuật đồng thời (Concurrent engineering) với các bộ phận chức năng khác nhau như tiếp thị, thiết kế, chế tạo, tài chính, … và các thành viên trong nhóm có

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

năng lực tốt trong một hoặc nhiều lĩnh vực khác nhau như: kỹ thuật cơ khí, điện, thiết kế cơng nghiệp, nghiên cứu thị trường hay kỹ thuật chế tạo, … sẽ cho ra sản phẩm tốt. Một nhóm nghiên cứu phát triển sản phẩm thông thường gồm nhiều thành phần khác nhau được thành lập theo từng dự án.

Nhóm R&D này được tổ chức theo 2 loại nhóm: nhóm cốt lõi (core team) và nhóm mở rộng (extended team).

Nhóm cốt lõi, chủ lực của dự án tập trung các kỹ sư, chuyên gia, chun viên có chun mơn về thiết kế thân xe khung gầm, thiết kế công nghiệp và sản xuất, ngồi ra cịn có các chun viên về marketing và thu mua linh kiện, phụ tùng.

Nhóm mở rộng bao gồm các chuyên viên trong những lĩnh vực có liên quan như tài chính, bán hàng, pháp lý và cả các nhà cung cấp.

1.3. Quy trình nghiên cứu phát triển ơ tơ

1.3.1 Mơ hình tổng quát quy trình phát triển sản phẩm

Một quy trình tổng quát về phát triển sản phẩm bao gồm các giai đoạn như hình 1.5, được bắt đầu bằng cơng việc nghiên cứu thị trường, hình thành ý tưởng, những cơng việc có liên hệ mật thiết với chiến lược phát triển sản phẩm và các hoạt động nghiên cứu của khoa học và cơng nghệ. Tiếp đó là các nhiệm vụ cụ thể của dự án, bao gồm khảo sát nhu cầu khách hàng, lập nhiệm vụ thiết kế. Kết quả này sẽ là thông tin đầu vào của giai đoạn phát triển thiết kế concept và là các hướng dẫn cho nhóm dự án.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 1.5: Các giai đoạn phát triển sản phẩm

Quy trình phát triển sản phẩm kết thúc bằng sản phẩm sau cùng tại thời điểm được chuyển giao công nghệ vào sản xuất hàng loạt và đưa ra thị trường, hoàn thành một vòng đời nghiên cứu sản phẩm và cứ thế tiếp tục nghiên cứu cải tiến sản phẩm hoặc cho ra đời các phiên bản sản phẩm ngày một hoàn thiện hơn theo nhu cầu thị trường.

1.3.1.1 Nghiên cứu thị trường

Nghiên cứu thị trường là giai đoạn rất quan trọng cho hoạt động của một doanh nghiệp, trong đó cần làm rõ xu hướng thị trường (market trend). Nghiên cứu thị trường là cơ sở cho việc phát sinh ý tưởng sản phẩm theo xu hướng thị trường, từ đó ban lãnh đạo doanh nghiệp có những hoạch định chiến lược cần thiết để phát triển sản phẩm cho một giai đoạn, một thị trường cụ thể, ở trong nước hoặc khu vực. Xu hướng thị trường bao gồm xu hướng khách hàng, xu hướng công nghệ sản phẩm, xu hướng tiêu dùng xã hội, sự cạnh tranh, …

1.3.1.2 Phát triển ý tưởng

Giai đoạn này nhằm đưa ra các ý tưởng về sản phẩm bao gồm các bản vẽ hay mơ hình phác thảo mơ tả cụ thể về hình dáng, cấu hình, chức năng và đặc tính của sản

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

phẩm và thường đi kèm với một tập hợp các tiêu chí kỹ thuật, phân tích các sản phẩm cạnh tranh và các đánh giá về tính kinh tế của dự án. Ở giai đoạn này có thể có nhiều ý tưởng sẽ được thể hiện bằng bản vẽ hoặc mẫu vật lý, mẫu mô phỏng ở tỉ lệ thu nhỏ.

Mục đích của bước xây dựng ý tưởng là khảo sát tỉ mỉ và xác minh những ý tưởng sản phẩm có thể nhắm đến từ các yêu cầu của thị trường. Xây dựng ý tưởng bao gồm sự hòa trộn các nghiên cứu bên ngoài, các cách giải quyết vấn đề của nhóm nghiên cứu và q trình hệ thống hóa những giải pháp do nhóm đã tạo ra. Kết quả của hoạt động này là một tập hợp những ý tưởng được thể hiện bằng các bản vẽ phác và các mô tả ngắn gọn. Lựa chọn ý tưởng về sản phẩm được phân tích và loại trừ dần để đạt được một (hay một số) ý tưởng khả thi nhất. Quá trình này thường là quá trình lặp lại và có sự bổ sung để hồn thiện ý tưởng.

1.3.1.3 Chiến lược phát triển sản phẩm

Giai đoạn này được bắt đầu từ chiến lược tổng thể của doanh nghiệp bao gồm các đánh giá và phân tích vĩ mơ về sự phát triển của thị trường trong nước và khu vực, những tiến bộ của khoa học công nghệ và yêu cầu mới của thị trường. Từ đó xác định những sản phẩm mang tính chiến lược của doanh nghiệp.

1.3.1.4 Khảo sát nhu cầu khách hàng

Căn cứ vào tình hình phát triển và tình hình thị trường của sản phẩm, tiến hành khảo sát và nghiên cứu nhu cầu của khách hàng một cách cụ thể và chi tiết ở tầm vĩ mơ. Từ đó nắm bắt được các u cầu cụ thể của các nhóm khách hàng khác nhau và truyền đạt chúng một cách rõ rang, chính xác đến nhóm phát triển sản phẩm kèm theo các chỉ tiêu kĩ thuật mơ tả những gì sản phẩm cần phải đạt được.

1.3.1.5 Nhiệm vụ thiết kế sản phẩm & phân tích kĩ thuật, cơng nghệ

Từ kết quả khảo sát nhu cầu khách hàng, những yêu cầu của khách hàng được chuyển hóa thành các thông số kỹ thuật. Những chỉ tiêu kỹ thuật được thiết lập và là tiêu chí phát triển sản phẩm của nhóm dự án. Sau này, các chỉ tiêu kỹ thuật sẽ được hoàn thiện để phù hợp với những ý tưởng được lựa chọn bởi nhóm dự án. Đầu ra của giai đoạn này là một bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật. Mỗi chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm các thông số định lượng và các ghi chú cho thông số đó. Trên cơ sở này cần có những phân tích kỹ thuật cơng nghệ cho từng chỉ tiêu và từ đó phác thảo cấu hình

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

chung cho sản phẩm phù hợp với cơng nghệ hiện có của doanh nghiệp.

1.3.1.6 Thiết kế concept sản phẩm

Concept sản phẩm là những ý tưởng đã được lựa chọn thể hiện dưới dạng các mơ hình sản phẩm bằng các chất liệu được tạo ra từ vật liệu của phương pháp tạo mẫu nhanh, mơ hình đất sét, mơ hình vật lý hay mơ hình số. Theo ý tưởng đã lựa chọn ban đầu, concept phù hợp được tạo ra sẽ có nhiều phiên bản và nhiệm vụ của nhóm thiết kế là lựa chọn mẫu concept phù hợp, đưa ra thử nghiệm và lấy ý kiến khách hàng để cuối cùng có một mẫu concept bước đầu phù hợp xu hướng thị trường, phù hợp chiến lược doanh nghiệp và nhu cầu khách hàng.

1.3.1.7 Thiết kế kỹ thuật và chế tạo mẫu

Bao gồm thiết kế hệ thống và thiết kế chi tiết

Thiết kế hệ thống là xác định cấu trúc của sản phẩm và phân tích sản phẩm thành các bộ phận và chi tiết thành phần. Sơ đồ lắp ráp phục vụ dây chuyền sản xuất thường được xác định trong giai đoạn này. Đầu ra của quá trình này thông thường bao gồm sơ đồ động học của sản phẩm, các yêu cầu kỹ thuật về chức năng cho mỗi bộ phận sản phẩm, và một sơ đồ thứ tự sơ bộ của quá trình lắp ráp sản phẩm sau cùng.

Thiết kế chi tiết bao gồm các thơng số kỹ thuật hồn chỉnh về cấu trúc hình học, vật liệu, dung sai của tất cả các linh kiện trong sản phẩm và xác định tỷ lệ nội địa hóa bao gồm những chi tiết được chế tạo và những linh kiện được mua từ nhà cung cấp, thiết lập quy trình cơng nghệ và dự kiến các dụng cụ gia công cho mỗi linh kiện khi sản xuất.

Đầu ra của giai đoạn này là hồ sơ thiết kế sản phẩm, bao gồm những bản vẽ thiết kế hay các tập tin trên máy tính thể hiện rõ dạng hình học của mỗi linh kiện, các cơng cụ cần thiết để chế tạo chúng, các thông số kỹ thuật của các linh kiện sẽ mua hay chế tạo và các quy trình cơng nghệ chế tạo và lắp ráp sản phẩm. Trên cơ sở này tiến hành chế tạo mẫu sản phẩm. Đây là mẫu đầu tiên (Alpha) hoặc mẫu tiếp theo (Beta), được chế tạo để đưa vào thử nghiệm.

1.3.1.8 Thử nghiệm và hoàn thiện

Giai đoạn thử nghiệm và hoàn thiện có thể thực hiện trên hai mẫu:

Chế tạo và đánh giá mẫu đầu tiên của sản phẩm. Những mẫu đầu tiên (mẫu

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Alpha) thường được làm cơ bản giống như sản phẩm dự định chế tạo và không nhất thiết phải sử dụng quy trình cơng nghệ chế tạo thực. Mẫu Alpha được thử nghiệm để kiểm tra xem sản phẩm sẽ hoạt động đúng như thiết kế hay khơng và có đáp ứng được các u cầu của khách hàng với sản phẩm hay không.

Phiên bản tiếp theo (Beta) được xây dựng tiếp và chế tạo bằng quy trình cơng nghệ chế tạo thực nhưng khơng nhất thiết lắp ráp bằng quy trình hồn chỉnh sau cùng. Những mẫu thử nghiệm được kiểm định bởi chính các khách hàng thơng qua thực tế sử dụng. Mục đích chính là đưa ra mức độ tin cậy nhằm xác định những thay đổi kỹ thuật cần thiết cho sản phẩm sau cùng. Nếu khách hàng đánh giá mẫu là kém hoặc chưa đạt yêu cầu thì dự án phát triển sản phẩm có thể phải dừng hoặc phải điều chỉnh, sửa chữa lại mẫu hoặc concept cho hợp lý.

1.3.1.9 Chuyển giao công nghệ và tổ chức sản xuất hàng loạt

Sản phẩm sẽ được đưa vào giai đoạn chế tạo thử với dây chuyền công nghệ sản xuất dự kiến. Mục đích của giai đoạn này là tìm ra những thiếu sót cịn tồn tại trong

các công đoạn phát triển sản phẩm. Những sản phẩm chế tạo thử đôi khi được cung

cấp cho một số khách hàng ưu tiên và được những khách hàng này đánh giá cẩn thận các sai sót có thể cịn lại. Sau khi hồn thiện, sản phẩm được chuyển tiếp từ giai đoạn chế tạo thử này sang giai đoạn sản xuất hàng loạt theo quy trình chuyển giao các hồ sơ của sản phẩm vào sản xuất hàng loạt.

Trong giai đoạn này, với sự hỗ trợ của chuyên gia phân tích tài chính sẽ đánh giá hiệu quả kinh tế cho sản phẩm mới. Mơ hình này được sử dụng để quyết định có tiếp tục triển khai chương trình phát triển sản phẩm hay không.

1.3.1.10 Tổ chức đưa sản phẩm mới ra thị trường

Bộ phận marketing và bộ phận bán hàng, dưới sự hỗ trợ của nhóm nghiên cứu, sẽ hoạch định phương pháp đưa sản phẩm mới ra thị trường như thế nào cho đỡ tốn kém và tránh được phản ứng không tốt của thị trường. Cần nghiên cứu kỹ các phương pháp marketing và bán hàng như thương hiệu, định vị sản phẩm trên thị trường, xây dựng hình ảnh sản phẩm mới, tiếp thị trên nhiều kênh khác nhau và lựa chọn nhà phân phối cũng như phương pháp phân phối hợp lí. Điểm quan trọng là thu được những phản hồi của khách hàng để làm cơ sở cho việc cải tiến hay xây dựng các phiên bản sản phẩm tiếp theo.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

1.3.1.11 Một số mơ hình thực tế phát triển sản phẩm ô tô

Thông thường, tùy thuộc vào thực tế của từng loại thị trường, từng doanh nghiệp và từng loại sản phẩm ô tô mà chúng ta có thể thấy các quy trình phát triển sản phẩm khác biệt nhau đơi chút vì đối với những doanh nghiệp lớn, một số giai đoạn có thể được giao cho các bộ phận khác như marketing, bán hàng, … Dù vậy, nhóm nghiên cứu vẫn có những trao đổi với những bộ phận này để thu được những thông tin cần thiết cho cơng tác phát triển sản phẩm. Một quy trình thực tế bao giờ cũng gồm có 3 phần: Phác thảo/định dạng sản phẩm, phát triển sản phẩm và sản xuất.

Các đặc tính kỹ thuật đầu vào được thiết lập dựa trên nhu cầu của khách hàng và đặc tính của các sản phẩm cạnh tranh. Dưới đây sẽ cho thấy một quy trình phát triển sản phẩm ô tô của một doanh nghiệp sản xuất ô tơ ở Nhật Bản. Quy trình này bao gồm 6 giai đoạn

- Nghiên cứu thị trường cho mẫu khởi điểm, phác thảo các cấu hình ban đầu của xe mẫu.

- Lựa chọn cấu hình cơ bản và kiểu dáng khởi điểm, trong giai đoạn này tạo các mẫu xe ở tỷ lệ 1:4 và 1:1, lựa chọn kiểu dáng cuối cùng.

- Thiết kế: căn cứ trên một loạt các yêu cầu và dữ liệu kỹ thuật của xe, tiến hành thiết kế và tạo mẫu cuối cùng như thực tế.

- Đánh giá, thử nghiệm và theo dõi: mẫu xe chế tạo xong sẽ được tiến hành thử nghiệm, đánh giá và theo dõi tính ổn định của mẫu xe.

- Chuẩn bị sản xuất: mẫu xe sẽ được thiết kế công nghệ và xác định các quy trình cơng nghệ sản xuất, lắp ráp trên dây chuyền, qua đó xác định các máy móc thiết bị, dụng cụ cần thiết cho sản xuất.

- Đưa vào sản xuất hàng loạt: để đưa vào sản xuất hàng loạt, mẫu xe phải qua quá trình đánh giá và phê duyệt sản xuất linh kiện và có báo cáo kiểm định các mẫu linh kiện cấu thành nên chiếc xe ban đầu.

Toàn bộ quá trình này phải trải qua cổng quản lý chất lượng để kiểm tra kết quả làm việc của các giai đoạn trong quá trình phát triển sản phẩm.

1.4. Thiết kế và thử nghiệm mẫu concept ô tô

1.3.2 Giới thiệu về xe concept

Mẫu concept có thể ở dạng “working”, nghĩa là có thể hoạt động được như sản

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

phẩm. Loại này thường gặp là các mẫu thử vật lý, các mẫu Alpha hay Beta của sản phẩm. Concept cũng có thể ở dạng “non-working” nghĩa là chỉ mơ tả hình dáng và cấu trúc sản phẩm mà không hoạt động, bao gồm các bản vẽ, các mơ hình 3D, mơ hình số DMU, mơ hình tạo mẫu nhanh RP.

Các “xe concept” rất phổ biến trong công nghiệp ô tô, tại các triển lãm quan trọng, các hãng xe hơi thường trưng bày các mẫu “concept” để minh họa cho công nghệ hay thiết kế mới của mình, tuy nhiên chúng vẫn chưa hoàn thiện để sẵn sàng ra thị trường. Đưa ra thị trường một mẫu xe concept mới nhằm mục đích kiểm nghiệm thị trường những kiểu dáng, nội ngoại thất vẫn cịn trong giai đoạn thiết kế. Cơng việc này còn nhằm thăm dò xu hướng thị trường về mẫu xe, hạn chế được những sai lầm về kiểu dáng, nội ngoại thất không phù hợp. Ngày nay, đối với đại đa số người tiêu dùng ô tô, kiểu dáng và nội ngoại thất đóng vai trị rất quan trọng, là cầu nối cần thiết giữa thị hiếu và tâm lý của khách hàng với các hãng xe. Bằng cách đưa ra những chiếc xe concept, các hãng xe sẽ kiểm chứng thái độ của người dùng bằng cách đặt những câu hỏi ở salon triển lãm hoặc thu thập thông tin từ giới truyền thông và đặc biệt là thu thập thông tin trên các mạng xã hội.

Quan sát một chiếc xe concept dưới góc độ kỹ thuật và mĩ thuật, ta nhận thấy đa phần các thiết kế phản ánh những đường nét đặc trưng của mẫu xe tương lai. Những điều này không nhất thiết là thiết kế của cả chiếc xe mà chỉ trên một vài bộ phận dễ dàng thu hút sự chú ý của khách hàng, nét đặc trưng này có thể sẽ được dùng trên tồn bộ các dịng xe tương lai của hãng xe và vì thế sẽ trở thành một biểu tượng, một điểm nhấn của hãng xe.

1.3.3 Phát triển concept ô tô

Mục đích chính của việc phát triển concept ô tô là đưa tính khả thi của một concept xe nguyên chiếc tới với khách hàng. Sau đó, một hội đồng đa ngành sẽ thẩm định chi tiết về các concept này và quyết định khả năng chọn và phát triển loại concept nào cho sản xuất hàng loạt. Các quyết định liên quan đến quá trình phát triển trong giai đoạn này chiếm một tỷ lệ phần trăm đáng kể cho toàn bộ chi phí R4D. Do đó, cân phải có hiểu biết sâu sắc về sản phẩm và tích hợp các cơng cụ phát triển ảo trong các phịng ban liên quan để cho ra sản phẩm tốt nhất. Kết quả thu được là một số xe concept sẽ được tiếp tục phát triển với các thông số và chức năng phù hợp với ranh giới điều kiện

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

kinh tế và phát luật của khu vực hay quốc gia trên thế giới. Hình 1.6 mô tả sự tương tác của các lĩnh vực trong phát triển concept ơ tơ.

Hình 1.6: Tương tác của các lĩnh vực trong phát triển concept ô tô 1.3.4 Concept ô tô ảo

Việc lựa chọn các quy trình trong các giai đoạn phát triển và trước khi lên thiết kế concept được liên kết với một mơ hình ơ tơ ảo nhằm kết nối các lĩnh vực phát triển. Đảm bảo các yêu cầu khác nhau như khía cạnh hình học và chức năng, công cụ concept hiện tại ảo bao gồm một số mô đun con tách biệt có liên quan đến concept ơ tơ trên phần mềm 3D – CAD giúp tạo nên một kho dữ liệu đám mây mạnh mẽ chứa tất cả thông tin cần thiết cho các lĩnh vực phát triển concept ơ tơ, từ các thơng số hình học, kỹ thuật, … đến các thông tin về luật pháp. Ngồi ra, giao diện cơng cụ cịn cho phép sửa đổi thơng tin nghiên cứu rất nhanh chóng.

1.3.5 Phương pháp thiết kế xe concept

Nhìn chung, q trình thiết kế concept ơ tơ thường được thực hiện theo một dự án xe mới với trình tự như sau:

1.4.4.1. Lập dự án xe mới

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Từ nghiên cứu thị trường, các nhà chiến lược của doanh nghiệp sẽ xây dựng dự án phát triển xe mới. Dự án này sẽ đi từ các số liệu của bộ phận nghiên cứu thị trường, marketing, từ đó xây dựng một catalog (là một ấn phẩm nhằm giới thiệu sản phẩm tới khách hàng) và các nhiệm vụ thiết kế cho dự án. Một hội đồng sản phẩm của doanh nghiệp sẽ xem xét kỹ lưỡng trong đó vai trị của kỹ sư trưởng dự án là rất quan trọng. Trên cơ sở đề xuất này, tiến hành các thiết kế xe concept dành cho marketing, xe concept để chế tạo thực tế.

1.4.4.2. Vẽ phác thảo xe concept

Khi các ý tưởng đã được thông qua, nhà thiết kế bắt đầu bằng hàng loạt các bản phác thảo cho các ý tưởng. Có thể phác thảo trên giấy hoặc trên các công cụ điện tử phác thảo concept như Wacom để có thể truyền dữ liệu số của hình ảnh vào máy tính. Trong hàng ngàn ý tưởng thiết kế, chỉ có một hoặc hai mẫu may mắn được lựa chọn để hiện thực hóa.

Hình 1.7: Các mẫu phác thảo xe concept trên giấy

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Hình 1.8: Phác thảo mẫu xe concept trên bảng điện tử Wacom

1.4.4.3. Tổng hợp thiết kế

Muốn thiết kế trở thành một sản phẩm thực tế, chúng ta cần tổng hợp những ý tưởng lại trong một vài concept, dựa trên các mẫu động cơ và dàn gầm của một vài nhà cung cấp cho doanh nghiệp từ đó bố trí cho tối ưu các cụm thân vỏ, động cơ, hệ thống gầm, nội thất, … phù hợp và hài hòa. Đối với các nhà thiết kế, đây là giai đoạn đấu tranh và trao đổi với nhau để tìm ra một mẫu concept có sự sáng tạo cao và ứng dụng được trong thực tế.

Hình 1.9: Tranh luận để cô đọng mẫu concept thực tế

Nhiều mẫu xe tuy có kiểu dáng đẹp, hiện đại nhưng có thể khơng phù hợp với

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

cơng nghệ hay khơng thể chế tạo được thì vẫn phải loại bỏ ở giai đoạn này. Tuy chiếc xe vẫn còn trên bản vẽ nhưng sẽ được thay đổi, chi tiết hóa và tái cấu trúc cho đến khi đáp ứng được tất cả các yêu cầu về kỹ thuật nói chung.

1.4.4.4. Cụ thể hóa đối tượng dưới dạng mơ hình đất sét

Từ bản vẽ phác thảo trên giấy hay bảng điện tử Wacom, các kỹ sư chuyển thành mơ hình 3D trên máy tính. Tiếp đó, họ sẽ chế tạo mẫu xe này bằng mơ hình đất sét cơng nghiệp (clay) với tỉ lệ thu nhỏ 1:4 hoặc 1:1, thường hay dùng tỉ lệ 1:1.

Sau đó các thợ thủ cơng chun nghiệp sẽ có nhiệm vụ chỉnh sửa lại tồn bộ mẫu đất sét này với những chi tiết khơng hợp lí. Bởi chỉ cần một sai sót nhỏ, chi tiết sẽ khiến tồn bộ lô hàng sản xuất đầu tiên bị thu hồi.

Một mẫu đất sét sẽ được dựng với kích thước thực chỉ khi nó sắp được đưa vào sản xuất thực tế vì các kỹ sư muốn hình dung thật chính xác về chiếc xe đó.

Hình 1.10: Concept ơ tơ được tạo ra từ mơ hình đất sét

1.4.4.5. Xây dựng mơ hình đầy đủ

Mơ hình xe đến thời điểm này vẫn có thể là đất sét nhưng một số chi tiết đã được làm bằng các vật liệu khác như gỗ, … để giảm trọng lượng. Ngày nay, các kỹ sư có thể thay thế đất sét bằng các loại vật liệu khác vừa đảm bảo hiệu quả lại tăng thêm tính chân thực cho ngun mẫu. Sau khi hồn thành, mơ hình sẽ trông giống như một chiếc xe thông thường và được truyền thông rộng rãi với công chúng để có thể thu nhận được các ý kiến phản hồi.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

1.4.4.6. Phác thảo và lên mơ hình nội thất xe

Thông thường nội thất của một chiếc xe đã được nhà thiết kế phác thảo ngay từ đầu. Quá trình này trải qua một số thiết kế nữa về cơng thái học (ergonomics), hình dáng, màu sắc, vật liệu của các bộ phận nội thất sao cho hài hòa và tương xứng.

Các phác thảo trên giấy hay bảng điện tử Wacom của nội thất cũng được chuyển thành bản vẽ 3D và sau đó được dựng dưới dạng mẫu đất sét. Diện mạo cũng như tất cả các chi tiết từ vô lăng tới chỗ ngồi và giao diện điều khiển sẽ được lên chi tiết ở cơng đoạn này.

Hình 1.11: Nội thất của một chiếc xe với mơ hình đất sét

1.4.4.7. Ghế ngồi

Bao gồm ghế người lái và ghế hành khách là một trong những bộ phận được sử dụng nhiều nhất trên xe và có liên quan đến yếu tố con người. Ngồi tính tiện nghi và độ êm ái của ghế thì màu sắc và phân vùng da nỉ, chất liệu bề mặt da cũng tác động tới thị giác, cảm giác con người.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 1.12: Lựa chọn concept cho ghế ngồi

1.4.4.8. Lựa chọn màu sắc, vật liệu, trang trí

Sau khi mơ hình đất sét của nội – ngoại thất cuối cùng được lựa chọn, nhà thiết kế sẽ có hàng trăm, thậm chí hàng nghìn chi tiết linh kiện để sơn màu, trang trí, lựa chọn chất liệu để ứng dụng một cách hiệu quả nhất vào mẫu thiết kế mới.

1.4.4.9. Lên chi tiết cho bảng đồng hồ và vô lăng

Đây là lúc hình thành các bảng đồng hồ và vơ lăng lái xe. Bảng đồng hồ và vô lăng là cầu nối giữa người lái và chiếc xe, vì vậy thiết kế là không hề đơn giản. Nguyên lý công thái học (ergonomics) được áp dụng triệt để sao cho có một thiết kế tối ưu.

1.4.4.10. Thử nghiệm và sàng lọc các vật liệu đã lựa chọn

Mỗi vật liệu hay màu sơn được lựa chon không những cần đạt yêu cầu về thẩm mỹ mà còn phải bền với thời gian và không bị nứt vỡ hay lão hóa trong các cuộc kiểm tra về độ bền. Các cuộc kiểm tra được tiến hành trong điều kiện khắc nghiệt như nóng và lạnh, ánh sáng mặt trời trực tiếp, tiếp xúc với tay chân con người, … Tuy chỉ diễn ra trong phịng thí nghiệm nhưng các tác nhân được mô phỏng như thật. Nếu vượt qua tất cả, vật liệu và màu sắc được lựa chọn. Ngược lại, các nhà thiết kế sẽ phải thay đổi vật liệu và màu sắc.

1.4.4.11. Q trình mơ phỏng cuối cùng

Đến thời điểm này, nội và ngoại thất của chiếc xe vẫn là 2 phần thiết kế rời nhau. Các kỹ sư thiết kế có thể nhìn vào mơ hình vật lý của chiếc xe để có cảm nhận tổng

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

quát nhất về cả nội thất lẫn ngoại thất.

Các cơng nghệ và cấu hình động cơ và các cụm chi tiết của xe được lựa chọn kỹ lưỡng để cân bằng giữa giá bán và sự cạnh tranh với các đối thủ cùng phân phúc. Tập thể kỹ sư thiết kế lúc này phải rất cẩn thận đánh giá để có thể trình kỹ sư trưởng ra quyết định có tiến hành sản xuất xe concept này với vật liệu thực để trở thành xe ngun mẫu (prototype) hay khơng.

1.4.4.12. Mơ hình được phê duyệt

Hội đồng sẽ quyết định tương lai của mỗi concept. Nếu chiếc xe được chấp thuận, hình ảnh của nó sẽ được quảng bá một cách chính thức tại một triển lãm quy mơ quốc gia hay quốc tế nào đó. Trên cơ sở tiếp thu được những ý kiến và đánh giá từ khác hàng và thị trường, nhóm kỹ sư sẽ tiếp tục hoàn thiện bản concept, lúc này concept thực sự đã được chuyển sang chế tạo mẫu nguyên bản và thử nghiệm, ngồi ra cịn chuyển giao cơng nghệ cho sản xuất hàng loạt.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ Ô TÔ

2.1. Giới thiệu

Thiết kế có sự trợ giúp từ máy tính (CAD) đóng một vai trị lớn trong q trình phát triển ơ tơ, đươc áp dụng trong tồn bộ q trình phát triển và liên kết lớn tới lĩnh vực tính tốn. Ngày nay, việc phát triển một mẫu xe mới chủ yếu đang được thực hiện trong mơi trường ảo, các quy trình phát triển ảo, thiết kế có sự trợ giúp từ máy tính (CAD) là rất quan trọng vì mơ hình CAD cung cấp và mơ tả sản phẩm một cách tồn diện nhất.

Hình 2.1 cho thấy các ứng dụng CAD có liên quan trong q trình phát triển và thiết kế, chế tạo ơ tơ nói chung. Quy trình chung được chia thành nhiều giai đoạn chính.

Hình 2.1: CAD và các quy trình có liên quan trong phát triển ô tô

Trong các giai đoạn khởi đầu là Định nghĩa một sản phẩm xe ô tô (Definition Phase), tức là khâu khảo sát ban đầu về nhu cầu khách hàng, thị trường và các điều kiện pháp lý, ngoài ra cũng bao gồm phát triển kiểu dáng xe ban đầu bằng cách sử dụng phần mềm tạo kiểu dáng có sự trợ giúp của máy tính (Computer – Aided Styling – CAS). Dựa trên các mơ hình CAD, nhóm lắp ráp được thành lập theo các bộ phận của xe, bao gồm như các cụm và hệ thống như thân xe và hệ thống truyền lực, …Các nghiên cứu về bố trí chung và tổng thể ơ tơ được tiến hành bằng cách sử dụng mơ hình kỹ thuật số DMU (Digital Mock – Up) là các dữ liệu hình học được đơn giản hóa có nguồn dẫn là mơ hình CAD. Mặt khác, DMU cịn được sử dụng trong nghiên cứu công

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

thái học của người lái và hành khách, mô phỏng lắp ráp các thành phần của xe trong nhà máy sản xuất.

Kỹ thuật tính tốn mơ phỏng có sự trợ giúp của máy tính (CAE) là một bước rất quan trọng, việc tích hợp chặt chẽ giữa CAD và CAE cho phép tạo ra và tối ưu hóa được các cụm chi tiết, các hệ thống ô tô một cách hiệu quả. Quá trình CAE thực hiện dựa trên các dữ liệu thiết kế của mơ hình CAD.

Kỹ thuật sản xuất có sự hỗ trợ từ máy tính (CAP) liên quan đến việc phát triển các quy trình sản xuất và các máy móc. CAP yêu cầu sự hiểu biết sâu rộng về các loại máy móc, ví dụ như tay robot hàn, các loại khuôn ép, máy gia công đa trục, …và các dây chuyền sản xuất để đem lại hiệu quả cao nhất.

Cuối cùng các quá trình này được duy trì bởi nền tảng quản lý dữ liệu sản phẩm toàn diện (PDM)

Hiện nay trên thế giới đang có CATIA – 3D EXPERIENCE của Dassault Systemes (Pháp), Siemens PLM Software của Siemens (Đức) là những hãng phát triển phần mềm kỹ thuật số hàng đầu trong lĩnh vực ô tô. Trong luận văn này, em xin giới thiệu phương pháp ứng dụng CATIA, đang được dùng khá phổ biến ở nhiều hãng ô tô trên thế giới và Việt Nam. Nhóm phát triển phần mềm kỹ thuật số của CATIA bao gồm hàng loạt các giải pháp từ thiết kế đến mô phỏng, giúp các nhà sản xuất ơ tơ có thể dễ dàng xây dựng mơ hình kỹ thuật số của một mẫu xe bất kỳ với tất cả các bộ phận cơ khí, hệ thống điện và phần điều khiển.

Các giải pháp phần mềm của CATIA cho ngành ơ tơ bao gồm (hình 2.2):

vật liệu và sản phẩm trước khi sản xuất.

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Hình 2.2: Các giải pháp phần mềm của Dassault Systemes cho ngành ô tô

2.2. Phần mềm thiết kế CATIA

CATIA là phần mềm thiết kế với một bộ cơng cụ tích hợp đầy đủ các tính năng cho thiết kế phát triển ô tô, đi từ thiết kế ý tưởng (concept) đến sản xuất.

Các ứng dụng thiết kế ô tô trên CATIA bao gồm: - Part Design: Thiết kế các chi tiết đơn giản. - Free Style: Thiết kế ý tưởng ô tơ.

- Generative Shape Design: Thiết kế các hình dạng bề mặt nâng cao.

- Digitized Shape Editor: Xử lí các chi tiết được quét thành dữ liệu đám mây. - Quick Surface Reconstruction: Thiết kế lại các bề mặt từ các dữ liệu đám mây. - Automotive Class A: Dùng để tạo và kiểm tra các bề mặt nhằm đưa ra chất

lượng tốt nhất.

Hình 2.3: Các ứng dụng thiết kế ô tô trên CATIA

2.3. Ứng dụng các giải pháp của Dassault Systemes trong thiết kế kiểu dáng xe

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Quá trình phát triển kiểu dáng xe sẽ có sự tham gia của các kỹ sư, các chuyên gia tiếp thị, và các nhà tạo mẫu. Mục tiêu là xác định các đặc điểm của sản phẩm dựa trên các tính tốn mơ phỏng, các đặc điểm này cũng đồng thời phải đáp ứng được mong đợi về tính thẩm mỹ và khả năng chế tạo. Sử dụng phần mềm CATIA Free Style, CATIA

Generative Shape Design và kỹ thuật ngược (Reverse Engineering) là rất phù hợp và

rút ngắn được thời gian, cơng sức và chi phí.

Hình 2.4: Các giai đoạn thiết kế kiểu dáng xe

2.3.1. Phác thảo ý tưởng 2D

Phác thảo ý tưởng là giai đoạn đầu tiên trong thiết kế ý tưởng xe. Các bản vẽ sẽ thể hiện hình dáng nội, ngoại thất xe, cũng như vị trí các bộ phận trên xe. Các mẫu thiết kế này có thể được cơng bố để lấy ý kiến phản hồi. Và cuối cùng, một mẫu thiết kế sẽ được lựa chọn để phát triển ở các giai đoạn tiếp theo

Dưới đây là các phát triển của mẫu xe Audi R8 với các thiết kế khác nhau dựa trên các xu hướng khác nhau như trong hình.

Hình 2.5: Mẫu Audi R8 phiên bản V8

</div>