浅谈感知质量仿真在汽车开发过程中的应用

顾华朋 唐林 黎勇

摘  要：近年来中国消费者对乘用车质量需求已超越使用层面，上升到感知层面。感知质量贯穿于整个汽车开发过程，感知质量仿真软件构建了数字模型与物理样机间的桥梁，有助于在开发早期解决感知质量问题。文章就感知质量仿真在汽车开发过程的应用进行了探讨。

关键词：乘用车;感知质量;仿真

中图分类号：U469.72     文献标识码：A    文章编号：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

相對传统硬性产品质量有所区别，感知质量从市场和消费者角度，通过视觉、触觉、嗅觉和听觉以及车辆使用过程中判断出的一种主观的、非量化的产品质量。换而言之即为产品在消费者心中价值大小的体现。感知质量集中体现在汽车品牌的认可度和产品满意度方面，包括了汽车产品的做工、材料、配置、人机等细节。而感知质量仿真技术的出现对感知质量评价工作在技术手段、开发周期、开发成本等方面带来了实质性的革新。

国外大多汽车制造企业早已完善感知质量体系并运用到实际工程中解决感知质量问题，国内整车企业近年来也纷纷提出了感知质量概念，组建了感知质量团队或精致工艺团队，提升产品满意度、品牌认可度、客户忠诚度，在如今国内乘用车市场竞争白热化，企业加速淘汰阶段尤其必要。

2    感知质量仿真的意义

汽车由成千上万个零部件组成，零部件在制造过程中及后期的装配过程都会发生一定程度的变形。高感知质量需要零部件设计、生产、整车制造装配等每一个环节的保障。

在传统的感知质量评价中，因设计公差、制造公差和装配公差累计带来的感知质量问题在整车开发过程相对较晚的阶段才能得到发现，如制造过程中产生的变形、间隙、面差等都在物理模型中才能展现。正是因为问题发现较晚，将导致设计开发、工程技术、样车验证的过程反复，整车开发进度延误并大大增加开发成本。怎样在整车开发的初期就引入感知质量评价，检测并有效对应感知质量潜在问题就变得十分必要。所幸的是运用感知质量仿真技术即可在工程设计阶段得到解决。这是感知质量评价具有重要意义的进步，解决了周期长、过程反复的难题，同时降低成本。

3    各阶段的感知质量仿真应用

3.1   概念设计、外观造型阶段

在概念设计和外形造型阶段需定义外观分缝、设定并评审感知质量目标。感知质量目标设定通常会不断调整更新，需根据前期市场调研、对标车型及企业现有制造水平共同决定。这一过程中可以利用早期的三维数字模型在仿真软件中模拟不同的造型分缝方式、间隙及面差，并快速实现可视化，有助于设定的感知质量目标在造型设计师、制造工艺工程师、生产工艺工程师、质量工程师中达成一致，并选择最优的组合，最大可能避免感知质量敏感问题，如因分块、分缝产生的遮蔽性问题等。

此阶段，运用VR技术模拟整车评价场景[1]，根据企业制定的感知质量评价标准进行虚拟评审。仿真可对已建立的整车模型添加各种材质、颜色、纹理及外部环境，从不同距离、高度、角度的视点评价外部感知质量，尤其关注外部感知质量重点区域[2] ，如图1所示，标记处即为重点区域;内部感知质量则可从主驾、副驾、后排左右成员视角评价[3]。

3.2   工程设计阶段

工程设计阶段利用感知质量仿真软件可快速创建公差链或导入同平台现有数据（数据重用），检测设计的定位策略和公差方案是否满足感知质量目标。此阶段开展此项检测可对外观造型、定位策略和公差设定进行优化，有效的避免在实体样件阶段才能发现的感知质量问题，从而缩短开发周期、节约开发成本。

感知质量仿真技术在工程设计阶段更侧重于尺寸感知质量。其原因在于尺寸感知质量在乘用车感知质量中占有举足轻重的地位[4]，常规的尺寸工程重点是解决零部件制造精度及公差累计带来的匹配精度问题，而对产品整体尺寸感知质量并没有特别明确的要求。如图2所示，运用常规尺寸公差分析软件对轮眉与车身侧围的间隙进行分析，软件着重分析可能出现最大变形的安装点（卡子安装点）的间隙，安装点间隙均满足间隙要求，但忽略了周边（如无卡子处）配合问题。而感知质量仿真软件则能模拟出因约束变形带来的间隙不均的尺寸感知质量问题，并分析出导致该问题的原因及对应贡献比例[5]。

此外，感知质量仿真模拟软件通过高仿真的渲染、模拟零部件装配带来的变形（如图3所示）、计算零部件间公差配合，达到模拟真实装配状态，这种可视、直观的展现感知质量问题，可更好地促使整个开发团队在产品各个开发阶段分析、对应感知质量问题，实现整车产品高感知质量。

3.3   生产准备阶段

在工程設计阶段建立详细的定位系统、公差累计分析、模拟零部件因装配变形（需考虑材料属性）带来的外表面偏差是否满足感知质量设计目标，此时应对基于数字模型的完整内外饰感知质量进行全面的检测。如发现因制造成本等和设计冲突而未能满足质量目标时，可迅速在三维虚拟化模型上调整参数测试，及时呈现不同工艺带来的结果，寻求最合理解决方案。

此阶段仿真技术的运用对感知质量评价具有标志性的意义。可视化的高仿真构建了虚拟与实物的桥梁，解决了传统评价中因发现问题较晚、成本巨大，只能牺牲感知质量的无奈。

3.4   试生产阶段

生产阶段的可利用实车对感知质量仿真分析结果进行一致性验证。理论上，潜在感知质量问题在此阶段之前已经得到发掘且解决，但万一在样车评审过程中发现感知质量问题，亦可用到仿真模型来分析问题原因、寻求解决办法。利用测量的部件数据替换模型中的部件、装配公差等参数即可分析、查找原因，进而对提出多种解决方案并对比，寻找最优的解决方法，如此减少实物验证数量，从而避免了耗时、高昂费用等问题。

4    结束语

零部件数字模型处于理想状态，并没有反映产品在实际制造完成后由制造误差、装配公差累计及装配变形带来的潜在感知质量问题。感知质量仿真模拟软件能够在整车设计的早期就介入其中，构建虚拟与现实的桥梁，从而在数据模型阶段对应问题，减少后续设计更改及实物验证数量，达到缩短开发周期和降低成本的目的，助力提升产品质量、提高品牌认可度。

参考文献：

[1]许丽.汽车静态感知质量评价体系研究[J].汽车工艺与材料，2019（4）：30-39.

[2]杨宇光.汽车外观静态感知质量控制方法[J].轻型汽车技术，2007（2）：25-29.

[3]田岩，李任君，贾钟书，等.虚拟现实技术在汽车领域的应用及发展[J].汽车科技，2019，（5）：20-23.

[4]崔庆泉.汽车尺寸感知质量评价的研究与应用[J].汽车工程师，2014（3）：13-15.

[5]王珂，傅杰，刘洋.基于用户感知的汽车尺寸工程评审方法[J].汽车科技，2018，（1）：14-19.