通過三維虛擬軟件提高車輛的感知質(zhì)量

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)量與設計、工藝技術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)制造過程的必然結果。因此，通過仔細分析現(xiàn)有的或所建議的生產(chǎn)制造過程的實際能力并準確計算累計公差，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，不僅是設計、工藝技術和生產(chǎn)制造過程中至關重要的一環(huán)，也是實現(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)量方面確實取得了長足的進步，但是通常在設計和開發(fā)過程的相對較晚階段才開始對設計公差和制造偏差的疊加結果進行檢查。這種做法有諸多缺點。 它可能會在開發(fā)和工程技術階段與概念設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計成本。或者，到了這個階段之后，若要再對所設計的表面進行優(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”軟件的新型軟件應運而生，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，這不是其設計時的三維 CAD 模型的象征性外觀效果圖，而是產(chǎn)品在實際制造完成后，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。 這種方式使設計人員、工程技術人員、質(zhì)量管理人員和生產(chǎn)制造人員早在產(chǎn)品的概念設計和外觀造型階段就能夠針對既可實現(xiàn)高感知質(zhì)量、又可為各方面接受的幾何變化水平達成一致意見。這樣一來，就可以通過減少后期設計更改、減少實物模型數(shù)量和增加一次定型的工具，達到縮短開發(fā)周期和降低成本的目的。 總部設在英國的軟件開發(fā)商?？思{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)量領域可以單獨實現(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)品進行“虛擬化”顯示。 實際案例 多家世界領先的汽車制造商已經(jīng)將這一新的三維虛擬化軟件應用到他們車輛的“從設計到生產(chǎn)”工作流程的各個階段。 本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201612/332232.htm例如，總部設在倫敦的日產(chǎn)設計歐洲公司（Nissan Design Europe），在日產(chǎn)逍客（Qashqai）的設計過程中就使用了aesthetica三維虛擬化軟件，使其開發(fā)團隊能夠在他們的設計評審會上發(fā)現(xiàn)他們之前所用的數(shù)字化流程幾乎不可能發(fā)現(xiàn)的各種問題。事實上，他們能夠實時互動地對各種公差狀況和生產(chǎn)制造規(guī)范進行可視化，而這些內(nèi)容以前很可能都必須要等到利用生產(chǎn)設備制造出首個實物模型之后才能看到。不用說，到了這個時候才發(fā)現(xiàn)問題肯定為時已晚！ 獲獎的歐寶Insignia車型的設計和開發(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開發(fā)中心進行的，該中心從最初的概念設計階段就開始采用了aesthetica三維虛擬化軟件。這樣做的好處是，所涉及到的設計、工程和生產(chǎn)制造等領域的相關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aesthetica軟件之后，我們再也沒有關于零點幾毫米的問題進行冗長的討論。針對必要的改動，相關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。由于不再需要實物驗證模型，也節(jié)省了相當多的資源。” 在菲亞特集團汽車股份公司，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。 “通常情況下，偏差分析是在設計過程中相當晚的階段進行的，因而往往由于為時已晚而無法更改設計，”菲亞特集團汽車股份公司的工程質(zhì)量和工藝部經(jīng)理Elena Bergadano博士解釋說。“但是，”她指出，“通過使用aesthetica，我們能夠真實地看到制造偏差對感知質(zhì)量所造成的影響，就像客戶將會看到的那樣。這使我們能夠在比以往任何時候都可能更早的階段發(fā)現(xiàn)并解決各種美觀性問題。我們可以直接與設計團隊一起工作，以確保提升感知質(zhì)量。” 通過利用該軟件將有關公差和定位方案的信息直接應用到車輛的三維數(shù)字模型上，菲亞特的工程技術團隊能夠實時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證設想的解決方案。 同時，中國的長城汽車公司于2011年初實施了新的“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現(xiàn)高配置的目標。 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，改進車輛的感知質(zhì)量。 長城公司在其車輛設計和開發(fā)過程的所有階段都使用了該軟件：從概念設計階段用于尺寸技術規(guī)范（如間隙和高差目標）的確定，到工程階段早期和晚期的優(yōu)化定位策略，再到詳細工藝技術和生產(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用三維虛擬化軟件進行偏差分析和感知質(zhì)量研究。 三維數(shù)字化產(chǎn)品模型是其應用的起始點。利用符合行業(yè)標準或公認的三維數(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行定義。材料庫中包括準確的汽車烤漆材料（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。 該模型具體應該如何使用將取決于用戶在車輛設計和開發(fā)過程中所處的位置：在感知質(zhì)量方面需要實現(xiàn)哪些目標以及需要做什么來實現(xiàn)這些目標。 概念設計和外觀造型 在概念設計和外觀造型階段，可以設定并評審感知質(zhì)量目標，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行測試，并與競爭對手的數(shù)據(jù)相比較，以便確定保持設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)建偏差目標并非?？焖俚赝瓿煽梢暬瑫r還可以對其進行修改以便即刻顯示結果。這一點非常適合現(xiàn)場討論和感知質(zhì)量評審會。 設計開發(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”各種不同的設計或組裝解決方案的能力，看其是否滿足在先前的目標設定和評審過程中所制定的目標。 在車輛開發(fā)的設計階段就及早地開始做這件事，可以對表面或外觀造型進行優(yōu)化或去敏感化，以便其能適應偏差的影響，從而避免了提高加工目標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的要求（定位、公差和車身結構偏差），并將它們納入工藝過程中。 在設計參數(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 在工程開發(fā)的某些階段，有必要對設計方案進行驗證，以確保其滿足A級表面位置、公差和車身結構裝配偏差的初始要求。如果由于成本或設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)進行測試。隨后可以對得到的偏差進行分析，以便及時了解各種工程技術決定所帶來的結果。 生產(chǎn)制造 到了實際生產(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)實際所發(fā)現(xiàn)的問題。然后可以對所提出的解決方案進行非常經(jīng)濟、快速的測試，確定最合適的解決方法，不再需要進行實物驗證，從而避免了耗時、研發(fā)中斷和費用昂貴等問題。 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。在更新設計或者在同一平臺上制造的該系列下一款車型設計的目標設定和早期感知質(zhì)量研究期間都可以使用這些數(shù)據(jù)。 實實在在的好處 盡管三維虛擬化軟件剛剛進入市場不久，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目上實現(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，他們就可以對設計進行變更，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實際數(shù)據(jù)。）(end)