整车开发流程第七章第三节-汽车设计吸引力（造型，人机工程，实用性，声学）
“ 汽车产品设计吸引力，可能一看标题很多人可能仅仅理解为内外饰的设计，这就是为什么我们取了一个长长的标题把内容给点出来，其实如标题所示本文作者把所有通过人体对汽车的三种感知（视觉，触觉，听觉）融合汽车实用性的统称为汽车设计吸引力，但当前也有主机厂把造型设计和实用性，人机工程分开来，虽然他们都是针对汽车车体进行设计的，他们的出发点是造型设计更多是考虑美学和艺术吸引；实用性和人机工程属于符合人类功能要求但有时候会与美学艺术相冲突的，所以不少主机厂把他们分开来然后通过集成或者管理层评估去中和协调。但两种方向都有优缺点，主要看自己内部组织结构，文化价值。”
7.3
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设计吸引力
Design Appeal
7.1.1 法规以及客户要求
7.3.1.1 造型
如上所述：一辆车的第一个特点应该引起潜在客户的注意，点燃他的情感感知，并最终吸引他到展厅是其外观造型的美学外观。决定车辆外部造型的典型特征有：外形尺寸、轴距、车轮尺寸、轮距、前后悬、发动机罩线、挡风玻璃线、车窗、立柱、腰线、车门、轮罩尺寸、颜色等。品牌特有的造型特征使车辆有别于竞争对手。
无论是从客户还是社会的角度来看，造型对于车主的性格都有着重要的意义。即使这句话是轻描淡写的：对于大多数客户来说，他们的车辆造型所传达的信息与其客观的技术特征（如性能或声学等）一样重要。这个信息可能很弱，也可能很强。图7.5显示了四款具有独特外观造型的汽车，它们向周围环境传达了强烈（尽管非常不同）的信息，例如兰博基尼Reventon（左上角）的挑衅和激进，劳斯莱斯幻影（右上角）的终极排他性，MINI Cooper（左下角）的情感和乐趣，或保时捷911涡轮增压（右下角）的动力和运动性。
座椅舒适性：坐姿，可调性，多样性，座椅尺寸，动态和静态的舒适性，脚步空间，安全带舒适性
空间:腿部空间，膝部空间，臀部空间，肘部空间，肩部空间，头部空间，主观感觉宽敞性
驾驶操作：转向力，踏板个性，手刹，档把；控制单元的便利性，屏幕的可视性
非驾驶操作：进出入便利性，乘客舒适性，装卸方便性，加油便利性，设备装卸方便性（例如车顶导轨和拖钩等）。
信息娱乐系统人机交互：操作直观性，屏幕可读性，由汽车内信息技术量的增加所引起的复杂性的一般管理。
与动态、声学和热舒适性（见第7.4.1、7.4.2和7.4.3），人机工程学有助于最大限度地减少驾驶员的疲劳和不适，从而显著影响其警觉性和主动安全性。因此，许多与人体工程学有关的车辆特性都要遵守法律法规（见7.1.1条）。
一般装载空间：宽度、长度、高度；打开/关闭；总体积（例如VDA标准箱的数量）
标准物品的装载空间：SAE标准行李包；自行车、高尔夫球袋、滑雪板等。
附加装载空间：车顶行李架可用性/容量；牵引挂接可用性
储物空间：用于存放个人物品的托盘、口袋、支架等的尺寸和位置
尺寸实用性：整体长度、宽度、高度（特别是与街道、车库、拖车、汽车列车等席的最大尺寸和重量有关）
实用性是车辆的一个通常只有在某些情况下才可以感觉到的特点：当假日旅行的行李不适合放在后备箱中时，当没有足够的空间在中控台上存放手机和太阳镜时，或者当汽车几乎不适合放在客户的车库中时。
在开发过程中，客户对实用性的要求通过一个个人物品清单来表示，该清单表明了诸如手提箱、太阳镜、运动器材等应在车内提供存储空间的物品。有不同的清单和越来越多的个人物品，代表不同层次的实用性。最低级别可适用于小型双座跑车，最高级别可适用于多功能货车。在目标设定阶段，每辆新车将被分配一份必须容纳的个人物品清单。
除了视觉和触觉特性外，车辆在驾驶室和车辆环境中的声学特性也能非常直接地感知到车辆。从客户的角度来看，车辆声学性能有三个不同的方面：
车辆声音作为品牌区分设计元素（在本节中讨论）
内部噪音作为驾驶室舒适性元素（在第7.4讨论）
作为车辆排放形式的外部噪声（在第7.10条）
抑制不必要的噪音。
驾驶动力学的声音反馈（发动机负载、轮胎路面摩擦）。
外部声音警告信号（喇叭、警报器等）的渗透性 。
为车载娱乐和操作信号提供最佳声学环境。
在不同的主机厂之间，制定、评估和最终确定新车设计的方式和方法差别很大。由于它们反映了对各种产品特性和功能的不同重视程度，它们基本上是特定品牌和主机厂之间差异化的一个主要因素。尽管这使得汽车设计过程的通用模型难以创建，但仍有一些元素和序列可以视为通用的。本书以宝马集团汽车设计流程为具体实例。[9]和[11]对这一过程进行了全面的描述。
设计过程是整车开发的组成部分（见第1章）。宝马集团（BMW、MINI、Rolls-Royce）的设计师在整车开发流程中的各个阶段使用特定的名称——根据设计过程在各个阶段的强调：在独立于项目的产品战略中， advanced design （前期设计）为未来创造设计愿景。由于早期概念阶段的主要设计重点在于理解设计任务在比例上的一致性，因此这一阶段被称为 understanding phase（理解阶段）。在接下来的believing phase （ 认型阶段）（与后期概念阶段平行），最终选择外部和内部设计。最终，seeing phase （视景阶段）包含了设计概念的细节和实现——作为系列开发的一部分。
宝马集团汽车设计过程的一个特殊特点是内部竞争。为了获得非常高的设计质量水平，多达八个不同的设计团队在理解阶段和相信阶段制定出不同的外部和内部概念。在一个渐进的选择过程中，对每个概念提案进行评估。最终，管理委员会选出了一个胜出的设计方案。宝马集团汽车设计流程的上层如图7.8所示。
如第3.1节，企业战略和品牌形象代表了项目独立高级设计之间的书尾——对潜在新车概念的创造性探索。受当前客户趋势、想法、竞争分析、创新材料和技术的刺激，国际分布的设计工作室创造出富有远见的外部和内部设计主题，最终融入概念车。正如图7.9中2006年宝马概念车CoupéMille Miglia17的渲染和图片所示，新的或独特的造型元素在概念车上特别突出甚至夸张。但即使一款概念车从未投入批量生产，它在国际车展上的亮相也会引起公众的反应，也为管理层提供了宝贵的反馈，告诉他们所展示的设计或功能特点是否会吸引未来的客户。
随着车辆项目的启动，在前期设计阶段确定的创新和设计概念将与市场营销（包括上述客户要求）和工程设计的要求相结合，以便理解设计任务并形成一致的车辆规范。在这一阶段，规范被转换成草图、计算机辅助造型（CAS）模型和包装图，其中包括车辆的一般比例以及主要部件的位置和坐姿。
此外，整车的主要概念尺寸链（例如 右车轮罩-右发动机托架-发动机-左发动机托架-左车轮罩）由外部和内部造型确定，并在初始阶段检查其可行性（见3.1.1条）。
与手工绘制的草图平行，创建二维和三维CAS草图。CAS系统的使用使设计者能够在短时间内开发出粗糙的曲面几何图形，并与PEP中涉及的所有合作伙伴共享这些几何图形数据。
为了允许外部和内部造型和布置平行工作，规定了尺寸限制点。例如，这些点显示了外部设计师在不影响所需后排乘客空间的情况下，其车顶线可能会下降多陡。
理解阶段可能需要长达一年的时间。参赛队伍的成绩通常用二维草图、1:1泡沫模型甚至1:2.5粘土模型来表示。在本阶段结束时，通过选择一个内部和外部比例模型，确定了新车的比例和特性
接下来，将不同宽度的胶带按1:1的胶带平面图（见图7.11）打磨成完美的轮廓线。该方法允许在设计概念内改变高度灵活性，例如增加额外净空或改变等高线的动态外观。
下一步，从磁带图形中导出粘土模型，标记从二维到三维表示的过渡。高技能的专家使用高精度的三维测量设备和油灰刀，将车辆的几何结构从二维图纸精细地转移到粘土上。粘土模型覆盖着有弹性的金属箔，给人的第一印象是新车的外观和人体工程学外观（见图7.12）。以一种在CAS模型中不可能实现的方式，1:1粘土模型拓宽了感官感知，是在认型阶段设计工作的中心平台。
内部设计也相应地被遵循，只是更注重材料和纹理。图7.13显示了内部设计概念的不同实现层次。
在一个既直观又有条不紊的过程中，多达8个相互竞争的设计团队正在通过多个试，重来再试的循环来磨练他们的1:1模型，直到他们表现出设计师所认为的形式和功能之间的完美平衡。在认型阶段结束时，最终的外部和内部设计模型由管理委员会在逐步选择过程中仔细选择[9]。
视景阶段是关于“把一个由人手精制的雕塑变成一个可以被机器复制的产品”。设计师专注于通过系列开发尽可能准确地实现选定的设计理念，并与其工程和生产合作伙伴协商毫米的分数，例如行李箱盖的2毫米弯曲半径是否可以更改为3毫米，以提高可制造性。这场“为设计而战”涉及到车辆开发过程中所发生的所有变化，直到其投产。
为了使设计数据可供参与系列开发的所有合作伙伴使用，所选粘土模型被激光扫描，并以这种方式转换为精确的三维CAD曲面表示。该模型随后被用作所有后续开发的绑定数据引用[9]。
合法的噪声排放限值和驾驶室舒适性要求是车辆声音作为其设计元素可以“定型”的界限。在相关的低车速下，滚动噪声和风噪声只起到很小的作用。两种具有良好声音设计潜力的声源是发动机和辅助执行器如窗户升降机等（见7.4.2条）。声音设计必须从开发过程的早期阶段开始。需要优化的相关组件包括：
动力传动的声音
排气声音
电机的声音
对于中间结果和定性决策，可以使用渲染的CAS模型（可视化为图片、1:1投影或虚拟现实环境）验证外部和内部样式。使用计算机辅助工具检查表面的平滑度和和谐度（见图7.15）。
在设计过程中，必须尽早注意并验证基本的人机工程学标准，例如为未来的所有用户采用健康高效的姿势，以防止后期和昂贵的更改[12]。与造型不同的是，符合人机工程学的要求可以在很早的设计阶段进行彻底的评估。先进的仿真工具，如RAMSIS或SAMMIE-CAD，允许使用虚拟汽车和可伸缩的虚拟manekins对驾驶员和乘客的人体工程学进行精确研究。图3.5显示了评估驾驶员环境人机工程学的模拟。
由于车辆工效学高度依赖于个人外貌，验证必须包括未来用户代表的广泛带宽。其中一种方法是试驾，在试驾过程中，由20至30人在试验驾驶台上对座椅位置、显示器和控制元件的位置等进行评估[12]。为尽可能多的居住者评估人体工效学并为未来的车辆项目提供这些数据的一种常见方法是在购买后几周向车主发送问卷。
为了确保车辆概念提供客户所需的空间，将个人物品列表中指定的物品存储在方便驾驶员和乘客的位置，验证阶段可以将这些物品的虚拟，被放置在虚拟车阶段的虚拟车中（见4.2条）。全套虚拟个人物品如图7.18所示
图7.2展示的是根据VDA 210标准验证后备箱空间的虚拟评估和实车评估
评估特定车辆内部声音的个人感知能力的挑战之一是，人类的声音记忆仅持续约20秒，这使得直接比较竞争车型或概念替代品几乎不可能。为了使驾驶员和乘客的听觉可再现，从而能够进行时间无关的评估，所述双耳声音体验通过一个人工头部（一个由设置在人体躯干中的听觉通道和麦克风组成的声学测量系统）进行记录（见图7.21）。然后，录制的声音样本可以在经过校正滤波器均衡的录音室环境中重放，并由一个或多个声音工程师精确评估[13]。一个全面的声音库可以直接与以前的车型或竞争车辆进行比较。 为了使人类对声音的主观感知具有可测量性和可比较性，确定了声音感知的三种心理声学性质，然后可以通过物理变量进行测量[14]
响度：描述对声音的感知。取决于声压级、频率和持续时间。测量变量为声压级[分贝]或语音可理解性[%]。
动力学：描述声音的动力学行为，例如在增加发动机转速或负载时发动机声音的发展。测量变量为频率随时间变化[Hz/s]或声压级随时间增加[dB/s]。
音色：声音的感知质量和颜色，主要取决于声谱（泛音）和波形。所测量的变量是例如每个发动机阶次的最大声压级[dB]。