Entwicklung eines Konzepts zur robusten Optimierung von neuen Fahrwerksarchitekturen

Development of a concept for robust design of new chassis architectures

  • Der Wettbewerbsdruck um die Gunst der Kunden im Automobilbau führt zu einer stetig ansteigenden Diversifikation von Fahrzeugmodellen. Hierbei werden vermehrt Architekturen eingesetzt, die Produktions- und Entwicklungskosten durch die Vereinheitlichung von Bauteilen und Strukturen verringern, die in vielen verschiedenen Fahrzeugmodellen eingesetzt werden können. Somit stellen Individualisierung und Kosteneffizienz keinen Widerspruch mehr dar. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor bei der Entwicklung einer Architektur ist der frühe Einsatz von Simulation und computerbasierter Optimierung, um die vereinheitlichten Teile möglichst gut auf die verschiedenen Anforderungen der Fahrzeugmodelle anpassen und auslegen zu können. Die hierfür benötigten Prozesse unterscheiden sich von denen, die für klassische Optimierungsprobleme eingesetzt werden. Die hierarchische Struktur individueller und Architekturrelevanter Größen muss Berücksichtigung finden und in einen möglichst effizienten Auslegungsprozess münden. Zusätzlich ergibt sich ein großer Vorteil,Der Wettbewerbsdruck um die Gunst der Kunden im Automobilbau führt zu einer stetig ansteigenden Diversifikation von Fahrzeugmodellen. Hierbei werden vermehrt Architekturen eingesetzt, die Produktions- und Entwicklungskosten durch die Vereinheitlichung von Bauteilen und Strukturen verringern, die in vielen verschiedenen Fahrzeugmodellen eingesetzt werden können. Somit stellen Individualisierung und Kosteneffizienz keinen Widerspruch mehr dar. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor bei der Entwicklung einer Architektur ist der frühe Einsatz von Simulation und computerbasierter Optimierung, um die vereinheitlichten Teile möglichst gut auf die verschiedenen Anforderungen der Fahrzeugmodelle anpassen und auslegen zu können. Die hierfür benötigten Prozesse unterscheiden sich von denen, die für klassische Optimierungsprobleme eingesetzt werden. Die hierarchische Struktur individueller und Architekturrelevanter Größen muss Berücksichtigung finden und in einen möglichst effizienten Auslegungsprozess münden. Zusätzlich ergibt sich ein großer Vorteil, wenn ein Hersteller kurzfristig und schnell neue Fahrzeugmodelle in hinreichender Qualität auf den Markt bringen kann, wofür eine besonders robuste Architektur benötigt wird. Auf Basis einer in dieser Arbeit definierten Parametrik für Fahrwerksarchitekturen werden verschiedene Optimierungsstrategien untersucht und eine möglichst erfolgversprechende identifiziert sowie mittels geeigneter, effizienzverbessernder Maßnahmen erweitert. Die Optimierungsprobleme werden hierbei mehrkriteriell gelöst, um neben der deterministischen Optimierung auch die robuste Architekturoptimierung zu ermöglichen. Letztendlich zeigt die praxisnahe Optimierung einer Fahrwerksarchitektur das Potential und die Anwendbarkeit der entwickelten Strategie.show moreshow less
  • Automobile manufactures are competing for the favor of customers which leads to an increasing diversification of vehicle models available in the market. On this occasion, architectures are used more frequently which decreases production and development costs by standardizing components and structures to be used in different vehicle models. Thus, by using architectures there is no longer a contradiction between individualisation and cost efficiency. The common components need to fullfil the different requirements of all vehicle models based on a single architecture as best as possible. Hence, architecture design profits most by early usage of simulation and computer-based optimization. For this purpose, new processes differing from those used for classical optimization problems are needed. Definition of an efficient design process considering the hierachical structure of individual and common parameters is required. A manufacturer being able to bring new vehicle models quickly and with sufficient quality to market has an advantage.Automobile manufactures are competing for the favor of customers which leads to an increasing diversification of vehicle models available in the market. On this occasion, architectures are used more frequently which decreases production and development costs by standardizing components and structures to be used in different vehicle models. Thus, by using architectures there is no longer a contradiction between individualisation and cost efficiency. The common components need to fullfil the different requirements of all vehicle models based on a single architecture as best as possible. Hence, architecture design profits most by early usage of simulation and computer-based optimization. For this purpose, new processes differing from those used for classical optimization problems are needed. Definition of an efficient design process considering the hierachical structure of individual and common parameters is required. A manufacturer being able to bring new vehicle models quickly and with sufficient quality to market has an advantage. For achieving this, a robust architecture must be designed. Based on a specific parametric for chassis architectures several optimization strategies are analyzed for a test problem and the most promising is chosen and further improved. In order to enable robust architecture opimization with respect to multiple criteria, the optimization strategy is extended to solve multi-objective problems. Finally, the developed strategy is applied to an industrial problem to show its potential and applicability.show moreshow less

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Metadaten
Author: Ubben, Paul Tobe
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42745
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. (NUST) Bestle, Dieter
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2017
Date of final exam:2017/04/28
Release Date:2017/09/08
Tag:Fahrwerk; Fahrwerksarchitekturen; Plattformoptimierung; Robuste Optimierung; Simulation
Chassis architecture; Platform optimization; Product and family design; Robust design optimization; Simulation
GND Keyword:Fahrwerk; Robuste Optimierung; Simulation
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Technische Mechanik und Fahrzeugdynamik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.