通過三維虛擬軟件提高車輛的感知質(zhì)量
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| 隨著人們對汽車制造商的要求越來越苛刻、期望越來越高，感知質(zhì)量的問題也因此變得越來越重要。這里的感知質(zhì)量是指客戶初次看到一輛新車并在考慮其功能性之前對其質(zhì)量的印象。因此，感知質(zhì)量與設(shè)計、工藝技術(shù)和制造過程密不可分。 每件產(chǎn)品在制造和裝配后都會發(fā)生一定程度的幾何變化。這是生產(chǎn)制造過程的必然結(jié)果。因此，通過仔細(xì)分析現(xiàn)有的或所建議的生產(chǎn)制造過程的實(shí)際能力并準(zhǔn)確計算累計公差，以及它們對零部件和裝配件的形狀、配合度和功能的影響來了解偏差，不僅是設(shè)計、工藝技術(shù)和生產(chǎn)制造過程中至關(guān)重要的一環(huán)，也是實(shí)現(xiàn)始終如一的高感知質(zhì)量的一個重要保障。 盡管汽車行業(yè)近幾年來在提高客車和貨車的感知質(zhì)量方面確實(shí)取得了長足的進(jìn)步，但是通常在設(shè)計和開發(fā)過程的相對較晚階段才開始對設(shè)計公差和制造偏差的疊加結(jié)果進(jìn)行檢查。這種做法有諸多缺點(diǎn)。 它可能會在開發(fā)和工程技術(shù)階段與概念設(shè)計和外觀造型階段之間形成循環(huán)，造成時間上的延誤并增加設(shè)計成本。或者，到了這個階段之后，若要再對所設(shè)計的表面進(jìn)行優(yōu)化以滿足尺寸偏差的要求，可能會為時已晚、成本太高或破壞性太大。因此，只能讓感知質(zhì)量受到影響。 溝通的橋梁 近幾年來，一種通常稱為“三維虛擬化”軟件的新型軟件應(yīng)運(yùn)而生，專門開發(fā)用于解決感知質(zhì)量問題。它可以為新產(chǎn)品創(chuàng)建各種高質(zhì)量的可視化效果圖，這不是其設(shè)計時的三維 CAD 模型的象征性外觀效果圖，而是產(chǎn)品在實(shí)際制造完成后，綜合了所有間隙和高差偏差以及彎曲和扭曲對其外觀效果影響的效果圖。 這種方式使設(shè)計人員、工程技術(shù)人員、質(zhì)量管理人員和生產(chǎn)制造人員早在產(chǎn)品的概念設(shè)計和外觀造型階段就能夠針對既可實(shí)現(xiàn)高感知質(zhì)量、又可為各方面接受的幾何變化水平達(dá)成一致意見。這樣一來，就可以通過減少后期設(shè)計更改、減少實(shí)物模型數(shù)量和增加一次定型的工具，達(dá)到縮短開發(fā)周期和降低成本的目的。 總部設(shè)在英國的軟件開發(fā)商埃克納解決方案有限公司（Icona Solutions Ltd）所開發(fā)的 aesthetica是第一款屬于此類的三維虛擬化軟件。該軟件在傳統(tǒng)的設(shè)計可視化軟件與公差疊加和分析軟件之間架起了一座橋梁，融合了它們在感知質(zhì)量領(lǐng)域可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的各種功能。早在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程開始之前，它就可以在高質(zhì)量的三維可視化環(huán)境中對最終所制造的產(chǎn)品進(jìn)行“虛擬化”顯示。 實(shí)際案例 多家世界領(lǐng)先的汽車制造商已經(jīng)將這一新的三維虛擬化軟件應(yīng)用到他們車輛的“從設(shè)計到生產(chǎn)”工作流程的各個階段。
獲獎的歐寶Insignia車型的設(shè)計和開發(fā)工作是在通用汽車公司位于德國呂塞爾斯海姆市的國際技術(shù)開發(fā)中心進(jìn)行的，該中心從最初的概念設(shè)計階段就開始采用了aesthetica三維虛擬化軟件。這樣做的好處是，所涉及到的設(shè)計、工程和生產(chǎn)制造等領(lǐng)域的相關(guān)人員能夠在整個過程中盡可能早地了解到生產(chǎn)制造上的各種限制和約束，并可以就間隙和高差條件及制造公差達(dá)成一致意見。 歐寶的尺寸管理部門經(jīng)理Edgar Lossnitzer介紹說：“自從歐寶引進(jìn)aesthetica軟件之后，我們再也沒有關(guān)于零點(diǎn)幾毫米的問題進(jìn)行冗長的討論。針對必要的改動，相關(guān)人員可以更好地與管理層溝通，使管理層更快地作出決定，因而降低了研發(fā)成本。由于不再需要實(shí)物驗(yàn)證模型，也節(jié)省了相當(dāng)多的資源。” 在菲亞特集團(tuán)汽車股份公司，aesthetica三維虛擬化軟件是該公司完整產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件環(huán)境的一個非常重要而且不可或缺的組成部分。
通過利用該軟件將有關(guān)公差和定位方案的信息直接應(yīng)用到車輛的三維數(shù)字模型上，菲亞特的工程技術(shù)團(tuán)隊能夠?qū)崟r模擬和觀察形狀與位置偏差及組件變形等，以及這些方面對組件和裝配件的影響情況。根本原因分析則使他們能夠診斷問題的原因并快速驗(yàn)證設(shè)想的解決方案。 同時，中國的長城汽車公司于2011年初實(shí)施了新的“三高戰(zhàn)略”，即高科技、高性能和高配置。而作為這一戰(zhàn)略的一個組成部分，長城公司組建了新尺寸管理團(tuán)隊，并將aesthetica三維虛擬化軟件作為核心工具，以幫助公司在其整個車輛系列中都實(shí)現(xiàn)高配置的目標(biāo)。 長城公司裝備這一軟件的主要目的是，通過減少其所有高端豪華車輛的平均外部間隙尺寸，改進(jìn)車輛的感知質(zhì)量。 長城公司在其車輛設(shè)計和開發(fā)過程的所有階段都使用了該軟件：從概念設(shè)計階段用于尺寸技術(shù)規(guī)范（如間隙和高差目標(biāo)）的確定，到工程階段早期和晚期的優(yōu)化定位策略，再到詳細(xì)工藝技術(shù)和生產(chǎn)制造階段用于公差疊加的可視化分析和感知質(zhì)量問題的根本原因分析。 符合邏輯的工藝流程 從這些例子可以看出，在整個車輛的從概念到生產(chǎn)過程的所有階段都可以應(yīng)用三維虛擬化軟件進(jìn)行偏差分析和感知質(zhì)量研究。 三維數(shù)字化產(chǎn)品模型是其應(yīng)用的起始點(diǎn)。利用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或公認(rèn)的三維數(shù)據(jù)傳輸方法可以將其從曲面建模系統(tǒng)或三維 CAD 系統(tǒng)中導(dǎo)入。 一旦處于三維虛擬化環(huán)境中，就可以使用該軟件的材料庫對模型各部分的外觀和表面進(jìn)行定義。材料庫中包括準(zhǔn)確的汽車烤漆材料（包括金屬漆和珠光漆面飾）、帶普通和高科技顆粒的凹凸貼圖材料以及具有準(zhǔn)確的反射和折射度的玻璃材料。用戶只需選擇某個零部件然后為其指定合適的材料表面處理方法即可。 該模型具體應(yīng)該如何使用將取決于用戶在車輛設(shè)計和開發(fā)過程中所處的位置：在感知質(zhì)量方面需要實(shí)現(xiàn)哪些目標(biāo)以及需要做什么來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。 概念設(shè)計和外觀造型 在概念設(shè)計和外觀造型階段，可以設(shè)定并評審感知質(zhì)量目標(biāo)，而且可以確定所有可見組件之間的最高可接受偏差水平。這是一個用戶夢寐以求的功能。它可以對組件之間各種可選的替代偏差進(jìn)行測試，并與競爭對手的數(shù)據(jù)相比較，以便確定保持設(shè)計的完整性所需的感知質(zhì)量水平。這通常是一個迭代過程，用戶在這一過程中可以將間隙和高差偏差的眾多組合應(yīng)用在早期的數(shù)字模型上。 在此過程中，該軟件可允許用戶重新創(chuàng)建偏差目標(biāo)并非常快速地完成可視化，同時還可以對其進(jìn)行修改以便即刻顯示結(jié)果。這一點(diǎn)非常適合現(xiàn)場討論和感知質(zhì)量評審會。 設(shè)計開發(fā) 在確定車身和內(nèi)外飾的要求階段，可以給A級表面的組件確定概念位置和公差方案，以便創(chuàng)建簡單的公差鏈。這是用來“測試”各種不同的設(shè)計或組裝解決方案的能力，看其是否滿足在先前的目標(biāo)設(shè)定和評審過程中所制定的目標(biāo)。 在車輛開發(fā)的設(shè)計階段就及早地開始做這件事，可以對表面或外觀造型進(jìn)行優(yōu)化或去敏感化，以便其能適應(yīng)偏差的影響，從而避免了提高加工目標(biāo)或縮減組件公差值等不受歡迎的改動。這樣做還可以確定一系列與偏差有關(guān)的要求（定位、公差和車身結(jié)構(gòu)偏差），并將它們納入工藝過程中。 在設(shè)計參數(shù)已經(jīng)明確而且其要求也已提前知道的情況下，這是解決尺寸偏差問題的一條積極主動的途徑。 工藝技術(shù) 在工程開發(fā)的某些階段，有必要對設(shè)計方案進(jìn)行驗(yàn)證，以確保其滿足A級表面位置、公差和車身結(jié)構(gòu)裝配偏差的初始要求。如果由于成本或設(shè)計分析約束相沖突的緣故而未能滿足這些初始要求，則可以迅速在三維虛擬化模型上對可選的替代參數(shù)進(jìn)行測試。隨后可以對得到的偏差進(jìn)行分析，以便及時了解各種工程技術(shù)決定所帶來的結(jié)果。
到了實(shí)際生產(chǎn)制造階段時，可能會影響感知質(zhì)量的各種問題應(yīng)該已經(jīng)得到解決。然而，萬一在生產(chǎn)制造過程已經(jīng)開始時才發(fā)現(xiàn)有感知質(zhì)量問題，可以再次利用三維虛擬化模型來協(xié)助解決問題。 只要用車間實(shí)際測量的制造數(shù)據(jù)替換模型中的組件或裝配件公差參數(shù)，就可以重現(xiàn)實(shí)際所發(fā)現(xiàn)的問題。然后可以對所提出的解決方案進(jìn)行非常經(jīng)濟(jì)、快速的測試，確定最合適的解決方法，不再需要進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，從而避免了耗時、研發(fā)中斷和費(fèi)用昂貴等問題。 不過，即使在生產(chǎn)制造過程中沒有出現(xiàn)任何問題，從車間實(shí)際測量得到的數(shù)據(jù)對下一車型的開發(fā)來說也是非常寶貴的。在更新設(shè)計或者在同一平臺上制造的該系列下一款車型設(shè)計的目標(biāo)設(shè)定和早期感知質(zhì)量研究期間都可以使用這些數(shù)據(jù)。 實(shí)實(shí)在在的好處 盡管三維虛擬化軟件剛剛進(jìn)入市場不久，還相對較新，但毫無疑問的是，其研發(fā)成果已經(jīng)幫助汽車OEM商提高了車輛的感知質(zhì)量，而且沒有對產(chǎn)品的制造成本產(chǎn)生任何不利影響。事實(shí)上，有充分的證據(jù)表明，使用該軟件可以節(jié)省時間和成本。 例如，由于減少了工具重制、減少了實(shí)物模型數(shù)量并縮短了研發(fā)時間，一家較大的OEM廠商僅在一個車輛項(xiàng)目中就節(jié)省了超過87.5萬美元。 另外，他們還在一個原有車輛項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)了每年超過10萬美元的直接成本節(jié)省——而且發(fā)現(xiàn)了單純的數(shù)值分析無法發(fā)現(xiàn)的問題：其超過20％的車輛可能會有令人無法接受的間隙狀況。而發(fā)現(xiàn)了這一問題后，他們就可以對設(shè)計進(jìn)行變更，以便使其未來的車輛具有更好的感知質(zhì)量。（本文圖中數(shù)據(jù)僅用于說明，并非OEM實(shí)際數(shù)據(jù)。）(end) |
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