Samochód składany z klocków, czyli o co faktycznie chodzi w platformach modułowych

Jedna platforma i kilkanaście albo kilkadziesiąt zbudowanych na niej modeli samochodów. Brzmi prosto, ale zdecydowanie proste nie jest. Czym więc faktycznie jest modułowa platforma w motoryzacji i co warto o niej wiedzieć?

Zacznijmy może od tego…

Jak było?

W dużym uproszczeniu – jeszcze jakiś czas temu producent przygotowywał po prostu platformę dla samochodu z określonego segmentu i właśnie w tym segmencie ją stosował. Jeśli Volkswagen chciał zbudować Polo, to dłubał w starszej platformie A0 (albo PQ). Jeśli Volvo robiło 850 czy S70, to siadało do pracy z P80.

Niekoniecznie oczywiście oznaczało to, że na jednej platformie mógł powstać wyłącznie jeden samochód albo tylko jedna wersja nadwoziowa. Volkswagen swoją małą platformę mógł „udostępnić” Skodzie, która na jej bazie robiła Fabię, Audi, które robiło A2 i Seatowi, który robił z tego Ibizę i Cordobę. Volvo natomiast na P80 tworzyło sobie z tego sedana, kombi, kabriolet, uterenowione kombi i tak dalej.

Wspólną cechą platform starszego rodzaju było to, że były dość ograniczone, jeśli chodzi o – nazwijmy to – elastyczność. Wspomniana platforma Volkswagena służyła właściwie wyłącznie do tworzenia małych aut. Platforma Volvo – wyłącznie do dużych. Zbliżony rozstaw osi, rozstaw kół, ogólna geometria, masa wspólnych części, zbliżone wymiary zewnętrzne. Często zbliżony był nawet wygląd czy proporcje, bo platforma w dużym stopniu narzucała projektantom to, co ma ostatecznie zobaczyć klient.

Jeśli więc ktoś sprowadza platformę do poziomu wózka, na który narzuca się karoserię i już, samochód gotowy, to platformy starego typu – w dużym uproszczeniu – pasują właśnie do takiego opisu.

Plusy takiego rozwiązania? Można uznać, że było nią dedykowanie procesu projektowania konkretnemu segmentowi. Platforma tworzona z myślą o Passacie B5 nie musiała sprawdzić się również w Polo – budowano na niej Audi A4 i Skodę Superb, czyli auta z tego samego segmentu. Klient natomiast miał wrażenie, że kupuje coś skrojonego na miarę – czyli jego Passat nie jeździ na tej samej podstawie, na której jeździ wielokrotnie tańsze Polo.

Co się zmieniało i dlaczego?

W pewnym momencie producenci doszli do sytuacji, w której mieli w ofercie multum platform. Klienci chcieli coraz to nowych typów samochodów, coraz to nowszych generacji i żeby to wszystko było szybciej. Producenci z kolei też chcieli, żeby było szybciej, a do tego – a może i przede wszystkim – taniej. Przy podejściu jedna platforma – jeden segment nie było to możliwe. A przynajmniej nie w takiej skali (i nie przy takiej zyskowności), jaką wyliczyli sobie księgowi.

Problemem była też w pewnym stopniu specjalizacja fabryk. Różne platformy i różne specyfikacje powodowały, że konkretną fabrykę trzeba było przygotować do produkcji konkretnego modelu, z czym wiązał się oczywiście spory koszt, a także potencjalnie spore ryzyko – co będzie, jeśli model X nie chwyci, a model Y będzie się sprzedawał aż za dobrze, a nie ma go gdzie doprodukować? Co będzie, jeśli z jakiegoś powodu produkcja modelu Z stanie w miejscu, a inne fabryki nie będą w stanie go produkować? Można je oczywiście przezbroić, ale to znowu koszt i czas.

Wciąż ograniczona była też standaryzacja wielu elementów, nawet jeśli mowa o samochodach produkowanych na tej samej platformie. Było wiele wspólnych, ale nadal nie tyle, żeby księgowi spali spokojnie.

I tutaj z pomocą przyszła platforma modułowa.

Tylko zaraz – czy platforma modułowa to faktycznie platforma?

Przy odpowiednio dużym uproszczeniu można się posługiwać taką nazwą – i tak wszyscy będą wiedzieli, o co chodzi. W rzeczywistości jednak sytuacja jest o wiele bardziej skomplikowana i definicja modułowej platformy zmienia się w zależności od producenta.

I te definicje potrafią być naprawdę bardzo, bardzo różne.

Można jednak przyjąć, że mamy dziś do czynienia nie tyle z platformą, co architekturą.

Nie mamy więc już tych wózków, które producenci chętnie pokazują w komunikatach prasowych i na targach. Nie ma już gotowej bazy, na którą nakłada się jakoś tam uformowane nadwozie, a potem całość pcha się do salonu.

Zamiast tego architektura modułowa przewiduje w większości przypadków zestaw określonych wspólnych wymiarów, których nie można pod żadnych pozorem naruszyć, zestaw wspólnych elementów, które będą wspólne niezależnie od wszystkiego, a także zestaw parametrów, które można w określonym zakresie modyfikować.

Najważniejsza z tego wszystkiego jest oczywiście ostatnia kwestia i to ona w dużej mierze różnicuje stare platformy od nowych.

Co może być zmienne?

W przypadku naprawdę modułowych architektur, takich jak np. Volvo SPA czy Volkswagen MQB – właściwie wszystko, co widać gołym okiem i co nadaje autu formę. Odległość między przednią osią a przednią krawędzią auta. Odległość między tylną osią a końcówką tylnego zderzaka. Rozstaw kół. Prześwit. Wysokość całego nadwozia. Rodzaj zawieszenia (np. belka skrętna czy zawieszenie wielowahaczowe). A także rozstaw osi, który od lat jest jednym z głównych czynników wyznaczania segmentu, do którego dany model należy.

Oczywiście nie jest tak, że platforma modułowa jest modułowa w nieskończoność – i tak na bazie MQB nie stworzymy raczej autobusu, a w drugą stronę – na SPA nie zrobimy rywala dla Citigo (choć tutaj raczej w grę wchodzi też koszt). Większość modułowych architektur ma przewidziane maksymalne i minimalne rozmiary, jeśli chodzi o rozstaw osi, co… w pewnym stopniu też definiuje segment, do którego będzie należał konstruowany na nich samochód. Natomiast nie jest to już definicja tak sztywna, jak w przypadku starszych platform, co zresztą ładnie widać na tym obrazku:

 

 

 

W tym przypadku mamy do czynienia z rozrysowaniem zastosowania platform CMF przez Renault. Widać na niej, że CMF-A, teoretycznie dedykowana segmentowi A, może posłużyć do produkcji samochodów z segmentu B. CMF-B w swojej lepszej wersji (HS) – do produkcji samochodów z segmentu kompaktowego, a przynajmniej tych tańszych lub mniejszych.

Co z kolei prowadzi nas do pobocznego wniosku – nie do końca jest tak, że producent w pewnym momencie uznaje, że może byłoby taniej stworzyć nowe auto na platformie modułowej z niższego segmentu. Ona od początku jest do tego przygotowana i jest projektowana z myślą o tym, żeby posłużyć w nadwoziach o różnych rozmiarach.

I jeszcze jedna ważna uwaga odnośnie modułowości tych konstrukcji. Jednym z powodów, dlaczego nazywa się je modułowymi, a nie np. elastycznymi, jest to, że w większości przypadków nawet te teoretycznie zmienne elementy są dostawiane z gotowych elementów. I tak chociażby w tym opracowaniu (z 2017 r.) możemy znaleźć informację (strona 8), że przykładowo w MQB występowała określona liczba frontów i tyłów, które można było ze sobą łączyć. EMP2 od PSA ma z kolei 4 rozstawy kół i 5 opcji rozstawu osi.

Występują przy tym różne podejścia do modułowości.

I różnią się przede wszystkim skalą tej modułowości. Przykładowo EMP2 ma stały front, do którego kompletowana jest reszta. Ma być sedan? W porządku. Ma być minivan? Żaden problem. Belka skrętna? Wielowahacz? Wysoka pozycja za kierownicą? Niska pozycja za kierownicą? Składamy to wszystko z gotowych modułów i pyk – jest samochód. Oczywiście to krzywdzące dla inżynierów uproszczenie, ale do tego właśnie się to w sprowadza.

Renault i jego CMF? Mamy tutaj podział na 5 głównych stref – kokpit, komorę silnika, instalację elektryczną, przednią część podwozia i tylną część podwozia. W każdej z tych kategorii mamy gotowy zasób modułów, które możemy łączyć do woli, otrzymując wymarzone przez firmę konfiguracje:

Czyli, biorąc za przykład Renault Arkanę, którego osadzenie na CMF-B wzbudziło ostatnio niemałe kontrowersje. To nie jest tak, że Renault wzięło Clio, zdarło z niego nadwozie, nałożyło kupę blachy i uznało, że projekt jest skończony. Z każdego z wymienionych powyżej 5 zasobów wzięto po prostu po jednym elemencie (przypisanym do CMF-B), który uznano, że będzie pasował do Arkany i… dopiero wtedy uznano, że projekt jest skończony.

Co jest niezmienne?

To zależy w dużej mierze od producenta – przykładowo w MQB i SPA absolutnie stała musi być odległość pomiędzy pedałami a środkiem przedniego koła. Wspólne w obrębie platformy są też – w końcu o to chodzi – punkty montażowe większości elementów – od lokalizacji silniczków szyb, aż po punkty mocowania kokpitów, foteli i silników. Stała jest też przeważnie specyfikacja materiałowa i strukturalna poszczególnych fragmentów podwozia i karoserii.

Do elementów stałych można też zaliczyć układy napędowe. Większość modułowych platform przygotowywanych jest z myślą o tym, że będą służyć co najmniej przez kilka generacji samochodów, czyli naprawdę długo. Trzeba więc odpowiednio wcześnie uodpornić ją na przyszłość – czyli np., na obecnych przykładach, przygotować je na napędy elektryczne lub hybrydowe. Jeśli nie pomyślało się o tym odpowiednio wcześnie, to ma się spory problem. Jeśli pomyślało się lepiej od innych – ma się przewagę pewnie na kilka lat.

Co to daje?

Starałem się unikać tego porównania tak długo, jak to tylko możliwe, ale w końcu muszę to napisać – że można samochód składać trochę jak z klocków. Nie trzeba od początku projektować całej platformy dla nowego modelu z innego segmentu, kombinować, gdzie zamontować silnik (i jaki), jak zamontować fotele i kokpit, jak poprowadzić instalację elektryczną. Nie trzeba też od zera budować albo uzbrajać fabryki i tworzyć kompletnie nowych linii produkcyjnych.

Zamiast tego bierzemy moduł A, dostawiamy do modułu B, na to nakładamy moduł C i do tego moduł D. Mamy pewność, że to wszystko będzie ze sobą działać, mamy wszystkie najważniejsze części gotowe, możemy to właściwie produkować na jednej linii montażowej. Zostaje tylko uformowanie jakiegoś nadwozia, ale tutaj mamy sporą dowolność i – jak ktoś napisał gdzieś w internecie – gięcie metalu właściwie zawsze kosztuje tyle samo. A, no i części jest mniej – a przynajmniej mniej różnych części.

Czy wszystkie platformy w obrębie platformy modułowej są takie same?

Niekoniecznie. Samo Renault w swoim komunikacie prasowym dotyczącym CMF twierdzi, że CMF nie należy traktować jako pojedynczej platformy, a raczej jako rodzinę platform. Czy też po ludzku – grupę pasujących do siebie modułów.

TNGA Toyoty też właściwie nie jest jedną, rozciąganą platformą – jest zestawem założeń i stałych wymiarów, przy czym unifikacja zamyka się raczej w obrębie poszczególnych platform. Tj. wspólne elementy znajdziemy raczej w Priusie i Corolli, a nie w Yarisie i Lexusie LS, mimo że w oznaczeniu platform jednego i drugiego modelu widnieje TNGA.

Czy wszystkie samochody będą przez to takie same?

Niekoniecznie, a przynajmniej tak będę utrzymywał, bo inaczej można zamknąć dział z testami na Autoblogu, a zdecydowanie lubię go czytać (i czasem dorzucić coś od siebie). Natomiast bez wątpienia każda unifikacja prowadzi w pewnym stopniu do zatracenia elementów charakterystycznych danego modelu czy nawet marki.

Z drugiej strony – producenci robią chyba wszystko, co możliwe, żeby ostateczny odbiór auta różnił się pomiędzy markami i modelami korzystającymi z tej samej platformy, a narzędzi do tego jest sporo. I jak na razie wychodzi im to całkiem nieźle, choć trzeba przyznać, że premiery nowych aut są często niezbyt ekscytujące – znając platformę, na której staną (a przeważnie nie jest trudno to przewidzieć), można niemal od razu założyć, jakie będą np. jednostki napędowe i przekładnie. Do tej pory boję się czytać rano wiadomości, przerażony wizją przeczytania o kolejnej pluginowej hybrydzie grupy VAG z 1.4 TSI pod maską. Ileż można.

Jakie są wady modułowych platform?

Poza pewnego rodzaju unifikacją produktów – głównie koszt. Stworzenie modułowej platformy może pochłonąć dziesiątki miliardów euro, które mogą się zwrócić, ale mogą okazać się pieniędzmi wyrzuconymi w błoto, jeśli nie przewidzi się, co taka platforma powinna oferować. Przy stosowaniu wspólnej platformy i części do wielu modeli aut może też pojawić się problem, kiedy któryś z elementów będzie wadliwie zaprojektowany – koszty akcji serwisowej w takim przypadku mogą być gigantyczne.

Tak czy inaczej – trzeba przyzwyczaić się do modułowych platform.

Spora część producentów – przynajmniej tych największych – już dawno przeszła na ten model produkcji. Nie mamy jeszcze wprawdzie sytuacji, gdzie każdy producent ma po jednej platformie, ale i tak ich liczba przez ostatnie lata drastycznie spadła.

I pewnie z czasem i kolejnymi aliansami gigantów będzie spadać dalej, choć pewnie i to drugie nie będzie potrzebne. W końcu chociażby Ford już teraz zapowiedział, że będzie produkować w Europie kompaktowe auto elektryczne na… modułowej platformie Volkswagena. Bo tak będzie po prostu szybciej, wygodniej i prawdopodobnie taniej.