汽车尺寸感知质量评价的研究与应用

2014-06-22崔庆泉

汽车工程师 2014年3期

崔庆泉

（北汽福田汽车股份有限公司乘用车设计院）

感知质量区别于体现产品在造型、材料、功能或服务方面体现出的内在本质的产品质量，也区别于体现接近“零缺陷”目标的程度，它最重要的特征是客户产品质量和制造质量的一种感知，并且这种感知随客户的个性、需求和偏好的差异而对产品品质和档次的评价及其信赖程度产生差异。它与品牌忠诚度、知名度、品牌联想和其他固有品牌资产（专利、商标和渠道关系）同列为品牌价值的5 大核心要素，其重要性不言而喻。文章主要从客户视觉上对尺寸设计及其波动所产生的主观感觉即尺寸感知质量上探讨其目标的设定、可靠性的设计和评价方法。

1 尺寸感知质量的目标和意义

汽车质量的差异越来越多地体现在客观的感知效果上[1]，这要求在整车开发的早期阶段，如实物评审模型之前，感知质量小组就应该启动对整车外观和配合的静态评价工作，进而在数字化设计阶段改进潜在的感知风险，提高客户对新车外观的第一印象。

目前，在整车开发流程中系统地引入和实施感知质量评价的汽车公司还很少，仅片面地追求产品造型、材料及纹理或密封噪声等传统项目，而对尺寸感知质量在整个开发阶段需要同时进行量化研究和定性研究的领域关注很少。很多企业尺寸工程的实施也只是解决制造或零部件匹配精度能否满足的问题，而不去关注这种精度及其表现形式是否能够赢得消费者的青睐。应该说，尺寸工程实施的主要目的就是提升尺寸感知质量。

2 尺寸精致配合的设计

DTS（Dimension Technology Standard）文件定义了整车的尺寸和外观配合的技术要求，三维公差分析软件只能实现公差分配和累积的模拟计算[2]，而借助ICONA 公司的aesthetica 软件能够更好地实现尺寸感知质量层面的研究和分析。

aesthetica 是一款视觉感知质量的解决方案，它可以在可视化的环境中显示真实材质、颜色和光照环境，对整车表面零部件的尺寸、形状和轮廓面偏差和变形进行动态仿真展示，并将结果直接输入到RTT Delta-Gen 或Showcase 中进行虚拟评审。

2.1 DTS设计

在整车项目开发的前期阶段，通过对标杆车型的测量分析和用户评审，从经销商处间接获得的终端客户反馈，甚至利用第三方调研机构针对目标客户群的抽样统计结果，再加以考虑企业现有的制造能力，就可以在造型方案选定后制定整车的DTS。DTS 文件中对间隙、面差、对称性及其一致性等相关要素的尺寸和公差给出要求，如图1 所示。

DTS 的制定需要评估零部件在开启和关闭时可能出现的极限状态，避免出现磕碰甚至异响风险，适时地改变设计间隙或增加干涉缓冲/隔离零件。还应该考虑塑性材料对温度和湿度的敏感性，如塑料前翼子板在油漆车间烘烤工序中的变形，同时整车售出后塑料件在严寒或酷暑条件下其形状的变化也有可能影响顾客的判断。

2.2 尺寸链分析

尺寸链分析主要是对DTS 进行定量分析，研究实现精度的可行性。进行一维和三维计算机模拟可以评估产品工艺的结构设计、公差分配和累计情况。

尺寸感知质量关注的重点是整车的表面零部件，因此可以在aesthetica 软件中将白车身骨架总成整体建模，成为一个装有门盖和内外饰件的本体。本体上各定位和安装要素的公差可以来自同平台现有车型的测量数据，也可以直接导入其他公差模拟分析软件的结果。这样做可以很快获得DTS 的公差分析结果。更重要的是，这种建模方式能够在造型设计的初级阶段迅速建立整车尺寸感知分析模型。

2.3 分缝设计

首先需要对分缝处的内部结构如翻边、加强结构、支架、紧固件以及不可避免的表面工艺缺陷等通过造型线、分块和纹理处理等手段进行有效的遮蔽，消除可视问题。

客户直接可视的区域应该按均匀的原则去设计，特别是在零部件之间配合界面较长的区域。同一数值的DTS 定义可以对应多种搭接关系，在工程和造型概念的设计阶段，应该把搭接关系放在首位。2 个零件简洁整齐的搭接及其在局部区域形成的协调性、层次性，可以体现出工艺的精致性和档次感，有益于提升整车的感知质量指数。

良好的分缝设计可以实现以下目标：

1）间隙、面差局部和整体协调一致；

2）减少不必要的内部结构外露；

3）透视观察到的内部结构没有突变；

4）造型特征线保持连接、对齐或呼应；

5）考虑客户在特定或多个观察视角时，主要分缝处的上述目标得到了保证；

6）考虑制造偏差状态，主要分缝处的上述目标得到了保证；

7）在整车的质保期内，尺寸感知质量没有明显的降级。

aesthetica 对某个缝隙的公差累积柱状图，如图2所示。该缝隙界面上理论的波动区间内，可以即时查看任一位置可能的配合状态，并在断面图中显示，如图3所示。前大灯下部和保险杠之间面差所有可能发生的配合状态中，最应该关注的是面差最小和最大2种，从图2 的直方图中直观地得到其相应的数值，分别为0.3 mm 和1.67 mm。

从尺寸感知的角度考虑，任意一处缝隙断面的尺寸状态主要受配合件圆角及其尺寸公差、配合面的轮廓度、位置度以及观察方向影响。图3 清楚地表现了在设定的观察方向上面差极限情况，图3a 是面差为0.3 mm 的关系，此时前保险杠的内部结构处于可见的临界点上，是可接受的状态；图3b 是前保险杠偏离前大灯最大的状态，此时看到的是前保险杠的圆角面，符合DTS 的设计意图。前大灯和前保险杠的配合处应至少截取3处断面进行相同的分析，定义不同的观察视角，比较其差异，一旦出现不能接受的偏差条件，这些断面同时给出非常直观的解决方向。

图3 可以直观看出，较大的圆角可以掩盖面差方向上的尺寸波动，但单件的品质感难免会下降。总之，良好的尺寸设计能够留给顾客精致、高端的主观体验和第一印象，否则就会产生零部件变形、装配不到位或连接不可靠等感受。

3 尺寸感知质量的评价

尺寸感知质量的评价和改进过程基本跨越了整车开发的主要阶段，有虚拟评审、实体模型评审和样车评审3 种质量控制手段，分别跨越了项目的前期、中前期和中后期。综合运用这3 种手段可以快速准确地在各个阶段的早期识别风险，并及时制定解决方案，全面提高设计质量，减少设计反复和更改成本，保证项目周期。

3.1 虚拟评审和实体模型评审

这两种评审通常存在的误区是：过于偏向对造型和工程数据理论状态的评审。虚拟评审除了关注表面光顺、连续性等A 面质量和“老鼠洞”等理论视觉缺陷外，还可以在虚拟现实环境中用aesthetica 输出的动态偏差模型进行实车模拟匹配状态的评审，与前期分缝设计阶段的断面评审结合起来，基本上构成了虚拟评审的完整内容。

实物模型一般用在造型评审阶段，把部分零件按数模尺寸用高密度硬质代木通过快速成型或数控铣削成型，然后比较精确地装配成局部或整车模型，用来体现A 面数据、DTS 定义和产品搭接关系。对于重点关注的配合界面，模型还可以实现沿间隙或面差偏差方向上的调节（通常为0.5 mm 的整数倍），更加现实地评价对该处尺寸波动实车效果的接受程度。若不考虑频繁的数据更新情况，实物模型加工周期并不长，因此可以及时地给感知质量评价团队提供一个与之前的虚拟评审效果相互印证的平台。

3.2 样车评审

在样车试制和试验阶段，除了质量部门整车AUDIT 评审的定性评价结果外，感知质量小组可以系统地在静态车辆上进行尺寸感知质量的抽样评估，获取更贴近顾客立场的评价结果和潜在的客户投诉，掌握前期尺寸设计意图的实现状况，及时准确地给各相关方传递改进方向。尺寸感知评分模型，如图4 所示。

图4 中按照观察位置的不同将整车划分为外部、内部2 大区域和9 大子分区，最终分解到零部件级别的尺寸质量属性，形成最终的评分表格。对某个子区域而言，应该按客户关注程度的差异赋以权重系数，通过对若干相关数据的回归分析进行估算[3]。考虑到车型和评价主体的差异，区域权重应该体现平台或经济级别的差异，并且通过对基准车型的评价对比进行持续修正。对每个子项而言，每项的主观评分应该是跟此处的分缝设计和制造质量对应，评分以5 分制为宜。所有子项得分乘以所属区域权重后的总和即为整车尺寸感知质量分数。

评审应该在相对安静的宽阔场地进行，并且保证充足、一致的照明条件，忠实地记录参与评价人员的观察视角和方法，以反思和改进分缝设计阶段的评价参数。

样车阶段对设计已不太可能进行较大更改，因此对于评审过程中发现的评分低的区域应该按照其权重排列整改的优先级，还可以对比立项阶段对竞争车型的评价结果，以平衡本产品的竞争优势和劣势。后期车辆上市后的销售和服务过程中所获得的相关信息，也应该定期反馈到感知质量评价小组，以便不断地对评价手段和评价方法进行改进，完善产品投放前的质量提升过程。