淺談感知質(zhì)量仿真在汽車開發(fā)過程中的應(yīng)用

顧華朋 唐林 黎勇

摘? 要：近年來中國消費者對乘用車質(zhì)量需求已超越使用層面，上升到感知層面。感知質(zhì)量貫穿于整個汽車開發(fā)過程，感知質(zhì)量仿真軟件構(gòu)建了數(shù)字模型與物理樣機間的橋梁，有助于在開發(fā)早期解決感知質(zhì)量問題。文章就感知質(zhì)量仿真在汽車開發(fā)過程的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：乘用車;感知質(zhì)量;仿真

中圖分類號：U469.72? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2021）02-0110-03

Abstract： In recent years， Chinese vehicle consumers' demand has gone beyond the use level to the Perceptual quality level. Perceptual quality runs through the whole process of automobile development， the simulation software of perceived quality builds a bridge between digital model and physical prototype to solve the problem of perceived quality in the early development stage. This paper will discuss the application of simulation software for Perceptual quality in the process of automobile development.

Key Words： Vehicle; Perceptual Quality; simulation

1? ? 概述

相對傳統(tǒng)硬性產(chǎn)品質(zhì)量有所區(qū)別，感知質(zhì)量從市場和消費者角度，通過視覺、觸覺、嗅覺和聽覺以及車輛使用過程中判斷出的一種主觀的、非量化的產(chǎn)品質(zhì)量。換而言之即為產(chǎn)品在消費者心中價值大小的體現(xiàn)。感知質(zhì)量集中體現(xiàn)在汽車品牌的認(rèn)可度和產(chǎn)品滿意度方面，包括了汽車產(chǎn)品的做工、材料、配置、人機等細(xì)節(jié)。而感知質(zhì)量仿真技術(shù)的出現(xiàn)對感知質(zhì)量評價工作在技術(shù)手段、開發(fā)周期、開發(fā)成本等方面帶來了實質(zhì)性的革新。

國外大多汽車制造企業(yè)早已完善感知質(zhì)量體系并運用到實際工程中解決感知質(zhì)量問題，國內(nèi)整車企業(yè)近年來也紛紛提出了感知質(zhì)量概念，組建了感知質(zhì)量團(tuán)隊或精致工藝團(tuán)隊，提升產(chǎn)品滿意度、品牌認(rèn)可度、客戶忠誠度，在如今國內(nèi)乘用車市場競爭白熱化，企業(yè)加速淘汰階段尤其必要。

2? ? 感知質(zhì)量仿真的意義

汽車由成千上萬個零部件組成，零部件在制造過程中及后期的裝配過程都會發(fā)生一定程度的變形。高感知質(zhì)量需要零部件設(shè)計、生產(chǎn)、整車制造裝配等每一個環(huán)節(jié)的保障。

在傳統(tǒng)的感知質(zhì)量評價中，因設(shè)計公差、制造公差和裝配公差累計帶來的感知質(zhì)量問題在整車開發(fā)過程相對較晚的階段才能得到發(fā)現(xiàn)，如制造過程中產(chǎn)生的變形、間隙、面差等都在物理模型中才能展現(xiàn)。正是因為問題發(fā)現(xiàn)較晚，將導(dǎo)致設(shè)計開發(fā)、工程技術(shù)、樣車驗證的過程反復(fù)，整車開發(fā)進(jìn)度延誤并大大增加開發(fā)成本。怎樣在整車開發(fā)的初期就引入感知質(zhì)量評價，檢測并有效對應(yīng)感知質(zhì)量潛在問題就變得十分必要。所幸的是運用感知質(zhì)量仿真技術(shù)即可在工程設(shè)計階段得到解決。這是感知質(zhì)量評價具有重要意義的進(jìn)步，解決了周期長、過程反復(fù)的難題，同時降低成本。

3? ? 各階段的感知質(zhì)量仿真應(yīng)用

3.1? ?概念設(shè)計、外觀造型階段

在概念設(shè)計和外形造型階段需定義外觀分縫、設(shè)定并評審感知質(zhì)量目標(biāo)。感知質(zhì)量目標(biāo)設(shè)定通常會不斷調(diào)整更新，需根據(jù)前期市場調(diào)研、對標(biāo)車型及企業(yè)現(xiàn)有制造水平共同決定。這一過程中可以利用早期的三維數(shù)字模型在仿真軟件中模擬不同的造型分縫方式、間隙及面差，并快速實現(xiàn)可視化，有助于設(shè)定的感知質(zhì)量目標(biāo)在造型設(shè)計師、制造工藝工程師、生產(chǎn)工藝工程師、質(zhì)量工程師中達(dá)成一致，并選擇最優(yōu)的組合，最大可能避免感知質(zhì)量敏感問題，如因分塊、分縫產(chǎn)生的遮蔽性問題等。

此階段，運用VR技術(shù)模擬整車評價場景[1]，根據(jù)企業(yè)制定的感知質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行虛擬評審。仿真可對已建立的整車模型添加各種材質(zhì)、顏色、紋理及外部環(huán)境，從不同距離、高度、角度的視點評價外部感知質(zhì)量，尤其關(guān)注外部感知質(zhì)量重點區(qū)域[2] ，如圖1所示，標(biāo)記處即為重點區(qū)域;內(nèi)部感知質(zhì)量則可從主駕、副駕、后排左右成員視角評價[3]。

3.2? ?工程設(shè)計階段

工程設(shè)計階段利用感知質(zhì)量仿真軟件可快速創(chuàng)建公差鏈或?qū)胪脚_現(xiàn)有數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)重用），檢測設(shè)計的定位策略和公差方案是否滿足感知質(zhì)量目標(biāo)。此階段開展此項檢測可對外觀造型、定位策略和公差設(shè)定進(jìn)行優(yōu)化，有效的避免在實體樣件階段才能發(fā)現(xiàn)的感知質(zhì)量問題，從而縮短開發(fā)周期、節(jié)約開發(fā)成本。

感知質(zhì)量仿真技術(shù)在工程設(shè)計階段更側(cè)重于尺寸感知質(zhì)量。其原因在于尺寸感知質(zhì)量在乘用車感知質(zhì)量中占有舉足輕重的地位[4]，常規(guī)的尺寸工程重點是解決零部件制造精度及公差累計帶來的匹配精度問題，而對產(chǎn)品整體尺寸感知質(zhì)量并沒有特別明確的要求。如圖2所示，運用常規(guī)尺寸公差分析軟件對輪眉與車身側(cè)圍的間隙進(jìn)行分析，軟件著重分析可能出現(xiàn)最大變形的安裝點（卡子安裝點）的間隙，安裝點間隙均滿足間隙要求，但忽略了周邊（如無卡子處）配合問題。而感知質(zhì)量仿真軟件則能模擬出因約束變形帶來的間隙不均的尺寸感知質(zhì)量問題，并分析出導(dǎo)致該問題的原因及對應(yīng)貢獻(xiàn)比例[5]。

此外，感知質(zhì)量仿真模擬軟件通過高仿真的渲染、模擬零部件裝配帶來的變形（如圖3所示）、計算零部件間公差配合，達(dá)到模擬真實裝配狀態(tài)，這種可視、直觀的展現(xiàn)感知質(zhì)量問題，可更好地促使整個開發(fā)團(tuán)隊在產(chǎn)品各個開發(fā)階段分析、對應(yīng)感知質(zhì)量問題，實現(xiàn)整車產(chǎn)品高感知質(zhì)量。

3.3? ?生產(chǎn)準(zhǔn)備階段

在工程設(shè)計階段建立詳細(xì)的定位系統(tǒng)、公差累計分析、模擬零部件因裝配變形（需考慮材料屬性）帶來的外表面偏差是否滿足感知質(zhì)量設(shè)計目標(biāo)，此時應(yīng)對基于數(shù)字模型的完整內(nèi)外飾感知質(zhì)量進(jìn)行全面的檢測。如發(fā)現(xiàn)因制造成本等和設(shè)計沖突而未能滿足質(zhì)量目標(biāo)時，可迅速在三維虛擬化模型上調(diào)整參數(shù)測試，及時呈現(xiàn)不同工藝帶來的結(jié)果，尋求最合理解決方案。

此階段仿真技術(shù)的運用對感知質(zhì)量評價具有標(biāo)志性的意義。可視化的高仿真構(gòu)建了虛擬與實物的橋梁，解決了傳統(tǒng)評價中因發(fā)現(xiàn)問題較晚、成本巨大，只能犧牲感知質(zhì)量的無奈。

3.4? ?試生產(chǎn)階段

生產(chǎn)階段的可利用實車對感知質(zhì)量仿真分析結(jié)果進(jìn)行一致性驗證。理論上，潛在感知質(zhì)量問題在此階段之前已經(jīng)得到發(fā)掘且解決，但萬一在樣車評審過程中發(fā)現(xiàn)感知質(zhì)量問題，亦可用到仿真模型來分析問題原因、尋求解決辦法。利用測量的部件數(shù)據(jù)替換模型中的部件、裝配公差等參數(shù)即可分析、查找原因，進(jìn)而對提出多種解決方案并對比，尋找最優(yōu)的解決方法，如此減少實物驗證數(shù)量，從而避免了耗時、高昂費用等問題。

4? ? 結(jié)束語

零部件數(shù)字模型處于理想狀態(tài)，并沒有反映產(chǎn)品在實際制造完成后由制造誤差、裝配公差累計及裝配變形帶來的潛在感知質(zhì)量問題。感知質(zhì)量仿真模擬軟件能夠在整車設(shè)計的早期就介入其中，構(gòu)建虛擬與現(xiàn)實的橋梁，從而在數(shù)據(jù)模型階段對應(yīng)問題，減少后續(xù)設(shè)計更改及實物驗證數(shù)量，達(dá)到縮短開發(fā)周期和降低成本的目的，助力提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高品牌認(rèn)可度。

參考文獻(xiàn)：

[1]許麗.汽車靜態(tài)感知質(zhì)量評價體系研究[J].汽車工藝與材料，2019（4）：30-39.

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[3]田巖，李任君，賈鐘書，等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展[J].汽車科技，2019，（5）：20-23.

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[5]王珂，傅杰，劉洋.基于用戶感知的汽車尺寸工程評審方法[J].汽車科技，2018，（1）：14-19.