مشروع G21: القصة الخفية لتطوير سلسلة بريوس 1997

سؤال واحد طرحه إيجي تويودا عام 1993 أسفر عن أول سيارة هجينة بإنتاج متسلسل في العالم في أقل من عامين.
سؤال واحد طرحه إيجي تويودا عام 1993 أسفر عن أول سيارة هجينة بإنتاج متسلسل في العالم في أقل من عامين.

شارك هذه الصفحة

خلف بريوس 1997، يوجد مشروع تطوير بدأ في صيف 1993 بسؤال واحد طرحه إيجي تويودا: كيف ينبغي أن يبدو سيارة القرن الـ21؟ G21 هذا المشروع - الذي يحمل الاسم الرمزي المشتق من اختصار كلمتي Globe أي الكرة الأرضية والقرن الـ21 - حوّل خلال أقل من عامين تكنولوجيا غير مثبتة إلى أول سيارة هجينة بنزين-كهرباء بإنتاج ضخم في العالم. وقد أصبح NHW10 الذي طرح للبيع في اليابان في 10 ديسمبر 1997، ليس مجرد تجربة تتابعها صناعة السيارات، بل نقطة انطلاق عصر الهجين.

أبرز النقاط

  • مشروع G21 بدأ في سبتمبر 1993 بعدة 10 مهندسين ومصممين.
  • الجيل الأول من بريوس طرح للبيع في 10 ديسمبر 1997 في اليابان فقط؛ وتم إنتاج 37,425 وحدة إجمالاً.
  • كان الهدف الأولي 20 كم لكل لتر، ومع قرار الهجين تم مضاعفة الهدف مرتين.
  • تكبدت تويوتا خسائر في كل NHW10 مباع؛ وربحت على الجهاز NHW11 بالكاد نقطة التعادل.
  • وفي 2024 حظي المشروع بتكريم بلوحة IEEE Milestone تقديراً لإنجازه.

كيف وُلد مشروع G21: الرؤية الأولى في 1993

نقطة انطلاق المشروع لم تكن مطلبًا تقنيًا بل طلب رؤية مؤسسية. ففي صيف 1993 طلب الرئيس الفخري إيجي تويودا رؤية جديدة متوسطة وطويلة المدى لسيارات تويوتا استعدادًا للقرن الـ21. وقد نُفذت الأعمال الأولى التي بدأت رسميًا في سبتمبر 1993 باسم G21 الرمزي بفريق صغير من 10 مهندسين ومصممين فقط؛ وكان الرئيس شويتشيرو تويودا يؤيد الخطة أيضًا.

رسم التقرير الأول المُعد في نهاية 1993، بالنظر من اليوم، مفهومًا متواضعًا لكنه متسق: أبعاد خارجية مدمجة، ومساحة داخلية واسعة، ومساحة محور طويلة، وكفاءة وقود بعشرين كيلومترًا لكل لتر . وكانت الكلمتان المفتاحيتان للمشروع هما "الموارد" و"البيئة"؛ ونوقشت الأمور حول محاور البيئة والطاقة والسلامة. وفي 1 فبراير 1994 تحوّل G21 إلى هيكل بدوام كامل ضم مهندسي الهيكل والهيكل الخارجي والمحرك وناقل الحركة والإنتاج، وانتقلت القيادة إلى تاكيشي أوتشييامادا.

فكرة الهجين لم تكن موجودة من اليوم الأول

النقطة الحاسمة مخفية هنا: لم يكن الخيار الأول للفريق هو الهجين. فنظام الهجين، رغم اعتباره موضوعًا جاذبًا، لم يُعد قابلاً للتطبيق لأنه تكنولوجيا غير مثبتة. وبدلاً من ذلك بُنيت الخطة على محرك بحقن مباشر وناقل حركة أوتوماتيكي كفء يمكنهما تحقيق كفاءة تساوي 1.5 ضعف سيارة في فئتها. أي أن G21 صُمم في البداية كمشروع يتحدى حدود الكفاءة بالوسائل التقليدية.

ولم تكن هذه أول تجربة هجينة لتويوتا أيضًا. فوفقًا لتاريخ الشركة الممتد 75 عامًا، يعود أول مسعى إلى عام 1968 حيث أُجيزت دراسة لمحرك توربيني غازي بقيادة كينيا ناكامورا، لكن المشروع توقف مطلع الثمانينيات بسبب غياب بطاريات قابلة للشحن مناسبة. ومع بلوغ التسعينيات أصبحت القطعة المفقودة من المعادلة - تكنولوجيا بطاريات كافية - متوفرة؛ وكان الناقص هو العزيمة على استخدامها.

كيف اتُخذ قرار الهجين: كفاءة مضاعفة أو الإلغاء

جاءت نقطة التحول في نوفمبر 1994. فقد أعطى نائب الرئيس المسؤول عن التقنيات أكيهيرو وادا تعليمات واضحة لأوتشيامادا: اجعلوا السيارة هجينة، وإلا فسيُلغى المشروع. كان الهدف مضاعفة كفاءة استهلاك الوقود - وحسب تقييم الفريق، كان هذا مستحيلاً بالطرق التقليدية. الإجابة الوحيدة كانت تقنية الهجين. وقد وُصفت هذه القرار بأنه قرار "من أعلى إلى أسفل" نموذجي: فرضت الإدارة العليا هدفاً مزدوجاً فوق هدف الفريق البالغ 1.5 ضعفاً.

كان تقييم أوتشيامادا الأولي أيضاً ملاحظة هندسية صادقة: فهو لم يكن يعتقد أنه يمكن تطوير نسخة إنتاج هجينة قبل مطلع القرن الحادي والعشرين. ومع ذلك، نُفذ القرار؛ فمن خريف 1994 تغيرت الأجواء داخل الشركة وقرر أن تكون سيارة الإنتاج هجينة. أما الموافقة الرسمية على سيارة الإنتاج فأُخذت في اجتماع عُقد في يونيو 1995.

كان هناك أيضاً تغيير تنظيمي وراء القرار: في أغسطس 1995 أصبح هيروشي أوكودا رئيساً لشركة تويوتا، وتُعد هذه التطورات نقطة تحول لتطوير الهجين. فالتقنية غير المجرّبة لا يمكن نقلها إلى الإنتاج الضخم بهذه السرعة دون دعم الإدارة العليا.

كيف يعمل نظام تويوتا الهجين: محركان وترس كوكبي

Prius'un kalbinde şanzıman yoktu; iki motor ve tek bir planet dişli, benzinle elektriği aynı tekerlekte buluşturdu.

كان اختيار النظام نتيجة فحص دام ستة أشهر. في التقييم الذي أُنجز في نهاية عام 1994، اختير النوع ثنائي المحركات بسبب إمكاناته عالية الكفاءة. وكان وراء القرار بصيرة ثاقبة: إلكترونيات القدرة - أشباه الموصلات والدوائر الإلكترونية - ستشهد قفزة كبيرة في المستقبل القريب، وبفضلها يمكن التخلص تماماً من ناقل الحركة التقليدي.

حصل النظام المتبنى لاحقاً على اسم Toyota Hybrid System (THS). ويمكن تتبع مكونات التصميم عبر سلسلة منطقية:

  • محرك دفع يحرك العجلة ويعمل كمولد عند التباطؤ
  • محرك ثانٍ يولد الكهرباء ويتحكم في ناقل الحركة ويؤدي وظيفة محرك بدء التشغيل أيضاً
  • قسم قوة بتروس كوكبية يجمع بين المحركين الكهربائيين والمحرك البنزيني
  • عاكس (إنفرتر) يعمل بين البطارية والمحركات

كانت محوري الدخل والخرج في نفس المستوى، وكانت سرعة دوران المحرك تُضبط بطريقة متغيرة باستمرار. اكتمل نظام THS وأُعلن عنه في مارس 1997؛ وجُهزت التقنيات الأساسية مثل المحرك والعاكس من خلال التطوير الداخلي. أما في جانب البطارية، فنُفذت المهمة مع شركة ماتسوشيتا باتري إنزوستريال التي كانت قد تعاونت معها سابقاً في أبحاث المركبات الكهربائية؛ ونُقلت مجموعة بطارية NiMH إلى الشركة المشتركة Panasonic EV Energy التي أُسست في ديسمبر 1996.

المفهوم وطريق الإنتاج في طوكيو

تفصيل مثير للاهتمام: السيارة المفهومية المعروضة في معرض طوكيو للسيارات 1995 كانت مختلفة عن الهجين الإنتاجي. فكانت بمحرك واحد وحقن مباشر وناقل CVT ومكثف بدلاً من البطارية؛ وكان هدفها 30 كيلومتراً في اللتر، وسُمي النظام "Toyota Energy Management System". أما اسم "بريوس" - وهو اسم يعني باللاتينية "الأول، الرائد، المتفوق" - فقد بدأ يُستخدم من هذه المرحلة. وسيارة الإنتاج تجاوزت هذا المفهوم وتطورت نحو تصميم هجين كامل.

كان الجدول الزمني مذهلاً: حوالي عامين من بدء التطوير الرسمي حتى الإنتاج التسلسلي. وخلف هذه السرعة كانت هناك أساليب هندسية: تقنية التجميع الافتراضي ثلاثي الأبعاد واستخدام خط لحام الهياكل للإنتاج بمجموعات صغيرة. كما تم في عام 1996 دمج أقسام أنظمة التحكم ومكونات نقل الحركة الكهربائية تحت هيكل "إصلاح الأعمال"، وفي يناير 1997 اندمجت مع قسم تطوير المركبات الكهربائية لتشكيل Electric & Hybrid Vehicle Engineering Division.

أرقام الجيل الأول من بريوس: NHW10 و NHW11

الجيل الأول NHW10، طرح في اليابان للبيع في 10 ديسمبر 1997، وأصبح أول سيارة هجينة بنزين-كهرباء تُنتج تسلسلياً في العالم. استمر إنتاجها في مصنع تاكاوكا بين ديسمبر 1997 وفبراير 2000 واقتصر إجماليها على 37.425 وحدة . ملاحظة تصميمية لافتة: تصميم NHW10 جاء من مصممين من كاليفورنيا، اختيروا في مواجهة عروض من استوديوهات تويوتا الأخرى. حصلت السيارة عند إطلاقها على جائزة "سيارة العام في اليابان"، وفي عام 1998 فازت بجائزة RJC لسيارة العام.

كانت المرحلة الثانية هي الخطوة التي فتحت النموذج على العالم. والذي طرح في السوق عام 2000 NHW11 - الجيل الثاني - كان أول بريوس يُباع بأعداد محدودة في آسيا وأمريكا وأوروبا وأستراليا؛ وكان سعره في الولايات المتحدة 19.995 دولاراً أمريكياً. أُنتج في مصنع موتوماتشي بين مايو 2000 ويونيو 2003 واكتمل منه 33.411 وحدة . وأصبح ثاني سيارة هجينة منتجة تسلسلياً في السوق الأمريكية بعد هوندا إنسايت.

الخاصيةNHW10NHW11
الطرح للبيعديسمبر 19972000
السوقاليابان فقطآسيا، أمريكا، أوروبا، أستراليا
مصنع الإنتاجتاكاوكاموتوماتشي
فترة الإنتاجديسمبر 1997 – فبراير 2000مايو 2000 – يونيو 2003
عدد الوحدات المنتجة37.42533.411

الجيل الأول باع إجمالاً حوالي 123.000 وحدة . ويكشف الجدول التجاري حقيقة واضحة: أعلنت تويوتا أنها تكبدت خسارة في كل سيارة من طراز NHW10، وأنها لم تصل إلا إلى نقطة التعادل في NHW11. بعبارة أخرى، كانت قيمة الإطلاق تكمن ليس في أرقام المبيعات، بل في إثبات التكنولوجيا.

كم يبلغ الاستهلاك الفعلي للوقود وهل هو موثوق اليوم؟

تختلف كفاءة الجيل الأول من بريوس بحسب السيارة المقصودة وطريقة القياس. فيما يخص NHW11 في السوق الأمريكية، يذكر المالكون استهلاكاً 50–60 ميلاً للجالون حوالي 3,9–4,7 لتر/100 كم) عند القيادة السليمة، وحوالي 35 ميلاً للجالون عند الاستخدام الأكثر عدوانية؛ وتُنقل القيم المتوسطة العامة بحدود 46–50 ميلاً للجالون أو حوالي 41 ميلاً للجالون مجتمعة. يكفي أن نتذكر أن الأرقام تستند إلى بيانات الملكية وأنها تقصد في الغالب NHW11؛ فهدف NHW10 في دورته الخاصة كان أصلاً حوالي 20 كم لكل لتر.

على صعيد الموثوقية، يُظهر الجدول نضجاً بعد أكثر من 25 عاماً من الاستخدام. ي نقل الملاك تجارب تشغيل دون أعطال وتجربة بطارية متينة في الجيل الأول؛ وتُقيَّم مقارنات الموثوقية عبر الأجيال الخمسة ببيانات الجيل الأول من Consumer Reports وNHTSA. أمور الصيانة التي يجب الانتباه إليها محددة: مثلاً مكونات قد تنسد بسبب تراكم الكربون. باختصار، هذه قصة نظام دفع طويل العمر بالصيانة الصحيحة، وليست قصة تقنية معطلة.

هل تمتد جذور بريوس إلى عام 1900؟

نعم - شجرة عائلته قديمة بشكل مدهش. صمم فرديناند بورشه أول سيارة هجينة كنموذج أولي عام 1900 باسم Lohner-Porsche Semper Vivus. وطرح الإصدار الهجين عام 1901 في السوق باسم Lohner-Porsche Mixte . الروايات التاريخية التي تربط أصول بريوس الحديثة بهذه السيارة التي يعود تاريخها إلى نحو مئة عام ليست مصادفة: مشكلة إدارة تدفق القدرة التسلسلي-التوازي لم تتغير منذ عام 1900؛ ما تغيّر هو نضج المكونات التي تحلها - البطاريات والإلكترونيات القدرة.

وفي القرن الفاصل، توجد محاولات مستقلة عن بعضها: في 1973 بنى المهندس الكهربائي فيكتور ووك نموذجاً أولياً هجيناً على أساس Buick Skylark 1972. وكان Owen Magnetic ذو التصميم التسلسلي، حيث تشحن المحرك البطاريات وتغذي المحرك الكهربائي، من الهجائن المبكرة. كما تنتمي GM XP 512 لعام 1969 ومحاولة Briggs & Stratton ذات العجلات الستة المؤرخة في 1980 إلى التقليد الطويل والمتواصل نفسه من التجارب. وكانت الرائدة الثانية للموجة الحديثة هي Honda Insight التي ظهرت في السوق أواخر 1999 كهاتشباك لشخصين.

الأثر طويل المدى للإطلاق

أحد النتائج القابلة للقياس لإطلاق عام 1997 بين أيدينا اليوم: وصل إجمالي عائلة Prius في يناير 2017 إلى 6.1 مليون وحدة وشكل 61% من أصل 10 ملايين سيارة هجينة باعتها Toyota منذ 1997؛ ويُباع النموذج في أكثر من 90 سوقاً. والدليل الأحدث تقني: في يوليو 2023 حطمت سيارة Prius LE موديل 2024 رقماً قياسياً في موسوعة غينيس بمعدل 2.52 لتر لكل 100 كم في رحلة بطول 5,150 كم بين لوس أنجلوس ونيويورك باستخدام تقنيات القياس الفائق؛ وفي القيادة العادية يقدم الجيل الأحدث كفاءة تصل إلى 4.06 لتر لكل 100 كم.

سُجّلت أيضًا صعوبة التطوير المبكر: لاحظ مهندسو تويوتا أثناء رحلات الاختبار أن كفاءة وقود النماذج الأولية كانت أسوأ حتى من كورولا عادية. أما الطريق من هناك إلى الإنتاج الضخم والقيم الحالية، فهو بكل دقة ثمرة الانضباط الهندسي. وتم تكريم المشروع بشارة IEEE Milestone في حفل أقيم في مدينة تويوتا في 30 أكتوبر 2024؛ ويؤكد نص اللوحة أن السيارة استخدمت محرك احتراق داخلي ومحركين كهربائيين، وأنها كانت تستعيد الطاقة المفقودة أثناء القيادة. وألقى أوتشيامادا أيضًا كلمة قصيرة في الحفل.

الخلاصة: سنتان، وقرار واحد، وتحوّل في صناعة بأكملها

القراءة الهندسية لقصة G21 هي هذه: التقنية الصحيحة ليست دائمًا الخيار الأسهل. كان الجواب الأول للفريق هو الأمان - محرك بحقن مباشر وناقل حركة فعال. أما شرط "ضعف الكفاءة أو الإلغاء" الذي فرضته الإدارة العليا، فقد دفع الفريق نحو بنية غير مُجرَّبة؛ وكانت التوقعات في جانب إلكترونيات القدرة والبطارية هي ما جعل هذا الخطر قابلًا للاحتمال. نقل تقنية غير مُجرَّبة من الموافقة الرسمية إلى الإنتاج الضخم في حوالي عامين هو إنجاز إداري وإنتاجي يتجاوز ادعاء الكفاءة. تلك السيارة الأولى التي صدرت في اليابان في ديسمبر 1997 بدأت كمنتج خاسر، لكنها دخلت التاريخ كنقطة مرجعية لعصر السيارات الهجينة.

المصادر