基于对标分析的商用车司机座椅优化设计

刘伟　邓翔　王喆琼　王丽芳　陈平

摘要：本文对标多个商用车司机座椅，从结构、功能方面分析成本构成，建立座椅部件与成本的相关性，从而给出座椅开发的优化方案。

关键词：座椅；对标；成本

引言

汽车零部件生产成本是制造企业运营费用的重要组成部分，降低成本是改善企业收益，提升竞争力的永恒话题之一。降成本的角度很多，有技术降成本、商务降成本、管理降成本等。对于产品开发机构，技术降成本是一项重要的开发任务。

技术降低成本是通过技术分析，对产品进行工艺改进或深度开发，在保证质量的前提下，有效降低采购、制造、使用等成本所开展的活动。主要工作内容包括：产品结构优化，配置优化，提升系列产品标准化、通用化率，降低设计变更率等。

本文聚焦商用车司机座椅的成本优化，引入标杆管理的相关方法，对标五个品牌的商用车司机座椅，从结构、功能方面分析成本构成，建立座椅部件与其成本的相关性，从而给出座椅开发的优化方案。

1.座椅结构及成本构成分解

1.1座椅结构

汽车座椅是驾驶室内部重要的部件，主要作用是支承人体。座椅性能的好坏直接影响着司乘人员对车辆乘坐舒适性感受的好坏，从而影响司机对整车的评价。

汽车座椅由靠背、坐垫和悬架机构等主要部件构成，某手动调节驾驶员座椅结构示意见图1。

座椅骨架常用型材制造或用钢板冲压焊接，通过螺栓直接固定或通过座椅调节机构与车身连接。坐垫和靠背的设计应符合人体工程学，形状应与人体相适应，使得人体座椅的接触压力合理分布，并有一定的附着性和透气性。坐垫和靠背的弹性元件应具备适当的弹性特性，覆盖面料应具有美观、耐磨、阻燃等特性。调节机构是的作用是通过改变座椅与驾驶操纵装置的相对位置来适合不同身材驾驶员的需要。

1.2成本构成分解

对于主机厂而言座椅总成的采购成本分解主要有制造成本、运行费用、包装物流和利润。其中制造成本由原材料成本、辅料成本、外购件成本这三项合计为实物成本，以及人工成本、燃料成本、设备均摊成本、模具均摊成本、制造费用构成。由于供应商的运行费用不易获得，这里主要通过分析研究座椅结构利用成本构成要素数据库测算实物成本。

为了准确的研究座椅成本构成，开展竞品对标，本文将座椅总成部件重新分块和分解，分解单元见图2：

2.对标竞品的选择

选定座椅来源于牵引车平台里具有一定竞争力的车型。按未来市场发展方向及技术研究方向，对标分析对象以气囊减震座椅为主，机械减震座椅为辅。对标样件结构及配置说明见表1。

3.结构及成本对比

3.1坐垫总成

竞品样件的拆解结构及对比见表2。气囊座椅坐垫骨架整体采用钢板冲压成型，效率高，是未来行业技术方向，但模具投入费用较高，产量不高的情况下成本偏高。机械座椅则主要采用骨架框型式，框架用焊管、钢板焊接，工艺简单，工装投入小，成本较低，受产量的影响不大，但承载性不好，下榻易变形。坐垫泡沫的成本主要受尺寸及重量决定，靠背套成本会由面料裁剪方式不同而产生差异。坐垫总成各样品实物成本和重量分布见图3所示。

3.2靠背总成

竞品样件结构及对比见表3-4，成本对比见图4。三个气囊座椅的采用头枕分离式的骨架相比整体式骨架重。骨架有腰拖时采用铁丝固定，成本相对低，没有腰托的则采用蛇形弹簧简单易安装。另外无论气囊或机械减震座椅，分离式靠背比一体式的泡沫、面料少。靠背护板有PP成型和硬纸板两种结构形式，硬纸板结构的重量轻、成本相对更低。

3.3坐垫架总成

竞品坐垫架样件结构及对比见表5，成本对比见图6。尺寸相当的基本骨架，使用的材料大致相同，其实物成本基本相当。坐垫架构成基本为功能件，总成重量差异比较大。实现功能的多少及附件的复杂程度决定总成实物成本的增加程度。图5为某坐垫架拆解结构图。样品4的功能项很多，除了角调功能外，还有座椅上下端、前后端调节（滑轨直接设置在坐垫架上），造成实物成本增加。

3.4悬架总成

竞品悬架样件结构及对比见表6-8，成本对比见图7。上下框架结构基本一样，只是滑轨设置的位置不一样，基本功能没有区别。选材也基本相同。其中三款气囊座椅的交叉臂结构类似，均采用前后上下旋转轴+连接臂结构，材料选择上，样品1和样品2为圆钢+Q235钢板，样品3选用无缝管+Q235钢板，在功能实现相同，且满足强度功能，因此样品3的结构重量轻、成本相对低。

3.5角调器

样件角调器靠背部分余均采用齿板+支架固定于靠背的结构，另一边功能件固定在坐垫架上。从表9数据可以看出样品1（见图8-a）角调板质量最轻，主要是它的结构比较合理，座椅靠背骨架左边焊接一块角调板，与坐垫架上的角调器齿轮共同完成角度调节，同时用非常简单的2个回位弹簧完成回位，而样件5（见图8-b）角调器固定在靠背上，采用集成结构，大而重，制造工艺复杂。各样件成本对比见图9：

3.6附件

座椅附件主要由功能配置构成，与成本直接相关，5个样件的构成情况见表10。实物成本样件5最低，样件2最高，同配置附件成本差异主要由配置的选型规格差异造成。

由于座椅控制按钮一般设置在左侧，所以在左侧均设置有装饰护板。

皮裙可以提高档次，设计减少材料用量而降低成本。

4.优化建议

基于本文第3部分的对比分析，座椅总成的成本构成见图10，可见靠背和悬架总成成本占座椅总成实物成本比例较大，在座椅开发时应重点考虑靠背和悬架总成的结构、选材和功能设计。

靠背总成结构可采用头枕和靠背一体式设计，机械式腰托。

悬架总成结构可采用上框架+内外交叉臂+下框架+气囊+阻力器+滑轨的设计方式。基本功能件设置：气囊上端固定在上框架的中间横加强梁，下端固定在下框架，阻力器分别固定于上框架和内交叉臂上，滑轨设置在上框架上，符合人机工程。

细分部件的优化建议见表11。

5.结束语

基于竞品座椅的结构、功能和成本的对比，梳理出既满足基本使用要求叉具有成本優势的座椅设计方案，实施后相对本公司以前装备的同类座椅总成减重3.5kg，同时成本降低8%左右，优化效果明显。同时增加悬架高度调节、坐垫倾角调节、快速放气、系统刚度调节、紧急防倾倒装置等功能项作为高级配置选装来满足用户的个性化需求。

经过多个座椅的对标，形成座椅成本构成要素参数库，根据需求建立参数与座椅成本的关系，如图11为几个座椅总成实物成本与其重量的关系趋势线，可见其成线性关系。在座椅开发之初即对其成本和相关参数进行控制和定义，更加贴合产品正向开发的思路。

本文目前仅针对商用车司机座椅进行了对标分析，后续可考虑增加与乘用车座椅的对标，取长补短，并提高与乘用车产品的通用化，进一步降低产品成本。