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不只是安静舒适的轿车--声学目标设定加强BMW的品牌形象 |
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作者： |
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BMW认为汽车的声学性能能够决定汽车的特性，于是将其业务方向主要确定在通过设立声学目标和混合仿真来设计车辆的声音。他们运用先进的技术和流程，将现有部件的试验数据与新部件的虚拟模型相结合，精确体现整车并在开发初期设定声学目标。这样，BMW在概念设计阶段的早期，甚至在汽车的详细设计开始前，就预测并调整乘用车厢的声音，从而对车辆的开发进行了革命性的工作。其策略推动了汽车的开发，并加强了高品质车辆的品牌形象。 
很明显，BMW竭尽全力开发并制造最优质的车辆，以满足那些不求最好，只求更好的客户。同汽车工业巨头相比，BMW销售车辆的数目很少，但它是利润最高的公司。当整个市场竞争激烈，大多数公司面临困境的时候，BMW仍然获得了极大的收益。
BMW成功的原因在于：优质车辆的高价格和强大的品牌效应。BMW是少有的只关注国际汽车市场高端产品的厂商之一。只有少数几个汽车制造商能够与BMW获得的车辆销售利润及其品牌价值相提并论。
这种市场上的高端产品吸引客户的原因是其数十年改进车辆性能、款式和声学特性的杰出设计和工程。这不仅仅意味着消除尖叫声和咔哒声，降低总声压级，还意味着让汽车的声音体现出BMW的高品质和独特之处。
“除了车辆的外观以外，其声学特性对于用户来说也是可以观察到的最直接的方面，”BMW的振动声学部门主管Peter Zeller博士说。“对汽车的主观印象是由其声音特征形成的。驾驶者希望在行使时保持安静，而在加速时发出特殊的声音反馈，如豪华轿车应发出丝般柔顺的声音，而运动型车辆应是粗犷的咆哮声。因此声学设计作为一项至关重要的工作不仅仅是为了舒适性原因，同时还因为它是传达品牌效应的关键手段。”
每个BMW车辆都有一个声学目标，定义汽车的特性，这是由加速时发动机的声音决定的。BMW系列建成了一条生产线，旨在增加小型车的运动性和大型车的舒适性。
定义车辆特性
为确立车辆的声学目标，BMW着眼于很多种类型的声音。需要消除的令人烦扰的噪音包括变速箱噪音、载荷发动机反拖、辅助设备、道路噪音、共振效应、机械噪音、怠速噪音和通过噪音。其他在概念设计过程中要调节的声音，包括通话（语音）和音频声学，来自车窗和其他设备的激励噪音，加速和行使过程中发动机声音以及风噪声。调节声音并排除噪声是BMW车辆开发中的头等大事。
“与风噪声等级相关的音调和振幅是定义车辆性能的主要因素，”Zeller博士解释道，“建立声学目标，在恒定速度下的风噪声被屏蔽的时候，发动机噪声就成为加速过程中的主要噪声了。”
根据Zeller博士所说，通常安静舒适的轿车具有较低的风噪音和较低级别的发动机噪声。在以恒定速度行驶时，车辆非常安静，但是当踩下加速踏板时发动机马上发出轰鸣声，像运动型车辆一样。另一方面，在全负载条件下风噪声覆盖大部分发动机噪音的车辆是缺乏个性的，因此并不令人满意。
设定声学目标
让车辆发出恰到好处的声音显然不是简单的工作。否则，每一辆汽车都能够发出BMW的声音了。声学工程需要相当丰富的背景、技能、技术和传统意义上的时间。但是汽车工业中产品推向市场的时间越来越短促使汽车厂商尽最大可能缩短产品开发周期。
BMW的资源通过其扩展生产线得到进一步的延伸，这是公司的成长战略，改造全部车辆的结果。在过去的三年中，BMW增加了迷你车和Rolls-Royce车型。2003年，公司推出更多新车型，这一年比87年来的任何一年推出的新车型都要多。
当面对有限的时间和资源，对多种车辆模型的声音进行调整时，Zeller博士说：“BMW率先运用混合仿真技术对车辆开发的V型方法进行目标设定。这个过程从整车性能目标开始，细化到子系统（动力传动系统、底盘、悬架等）要求，直到部件（衬套、支架、压杆等）需求。然后是硬件的设计和建造，并装配成为“V”型方法的样车，此方法中，实物试验通常会形成几次重新设计的循环以解决出现的问题。”
消除车辆开发的瓶颈
在“V”型方法中，大部分汽车厂商在使用CAD确定了子系统、装配和零部件的几何形状后，使用像FEA（有限元分析）仿真方法加速整个开发流程。到那时，将确定重要的设计决策，并花费大量的时间和费用进行重新配置。BMW采用针对功能的设计方法消除了这一问题，此方法旨在在详细设计开始前过程的早期，通过声学目标设定，精确建立功能品质需求。
“通过在概念目标设定阶段，更早地利用更多系统级整车仿真来进行分析，消除开发后期不断重复的建造-试验-再设计循环，”BMW声学与振动部的方法论开发主任Paul Venhovens博士说道，“在采用CAD软件定义几何体之前，我们把功能放在第一位。”
通过进行预备工程，公司能够更精确地建立性能目标，从而在车辆性能上做出更好的战略决策。通过这种方式，在“V”型方法中以上的部分，BMW节省了时间和成本，这是由于必需的样车测试环节减少了。
汽车厂商在概念开发阶段早期进行整车模拟时碰到的困难是模拟不同零部件、装配、子系统，和他们之间的相互影响，这些是相当困难的。问题的复杂性使其不可能在有限的时间内得到解决，这样混合仿真就发挥出它的作用了。
Venhovens博士解释说，新车大部分是由现有部件组成的。“通常，一些现有部件模型如装配、发动机和传动系统都是从先前模型中得到的，”他说，“混合仿真将从现有先前硬件中得到的试验数据与新部件的虚拟模型相结合。生成的混合模型可以用来精确地预测所需车辆的性能。”
根据Venhovens博士所说，在开发早期使用混合仿真模型的优势就是如果工程师对功能品质方面看到的（或者听到的，在声学问题上）不太满意，他们可以对模型进行部分修改以改变预测声音。这样就可以让工程师能够在开发早期“调整”汽车的声音以满足升学目标。
对于不同的声学目标，BMW主要关注驾驶噪声以开发特殊的声音性能。更特别的是，与风噪声相关的发动机噪声振幅级是BMW对特性开发做出的杰出贡献。
工具和技术
“这种方法将试验的部分角色从在产品开发末期严格意义的解决问题工具转换为流程开始时的关键分析工具和开发结束时的珍贵的标定工具。在开发后期，数据可以采集用于设计未来的车型。”Venhovens博士解释到，“混合仿真为我们提供了两种方法的最佳组合－实物试验和虚拟仿真。
对于车辆的声学试验，BMW使用LMS的多通道测试系统，可以从上百个传感器中获得所需数据，还能对这些数据进行分析，提供简单易懂的图形格式结果，例如时域、频域、阶次和转速域处理，还有专门的曲线图，如瀑布图和坎贝儿图。前端数据采集和信号调理都是由LMS SCADAS III系统进行。LMS试验解决方案对于BMW在整车和白车身（只包括车架和底盘）试验中进行模态分析和传递路径分析（PTA）来说特别有用。
“通过在概念目标设定阶段，更早地利用更多系统级整车仿真来进行分析，消除开发后期不断重复的建造-试验-再设计循环，”BMW声学与振动部的方法论开发主任Paul Venhovens博士说道，“在采用CAD软件定义几何体之前，我们把功能放在第一位。”
通过进行预备工程，公司能够更精确地建立性能目标，从而在车辆性能上做出更好的战略决策。通过这种方式，在“V”型方法中以上的部分，BMW节省了时间和成本，这是由于必需的样车测试环节减少了。
汽车厂商在概念开发阶段早期进行整车模拟时碰到的困难是模拟不同零部件、装配、子系统，和他们之间的相互影响，这些是相当困难的。问题的复杂性使其不可能在有限的时间内得到解决，这样混合仿真就发挥出它的作用了。
Venhovens博士解释说，新车大部分是由现有部件组成。“通常，一些现有部件模型如装配、发动机和传动系统都是从先前模型中得到的，”他说，“混合仿真将从现有先前硬件中得到的试验数据与新部件的虚拟模型相结合。生成的混合模型可以用来精确地预测所需车辆的性能。”
根据Venhovens博士所说，在开发早期使用混合仿真模型的优势就是如果工程师对功能品质方面看到的（或者听到的，在声学问题上）不太满意，他们可以对模型进行部分修改以改变预测声音。这样就可以让工程师能够在开发早期“调整”汽车的声音以满足声学目标。
工具和技术
“这种方法将试验的部分角色从在产品开发末期严格意义的解决问题工具转换为流程开始时的关键分析工具和开发结束时的珍贵的标定工具。在开发后期，数据可以采集用于设计未来的车型。”Venhovens博士解释到，“混合仿真为我们提供了两种方法的最佳组合－实物试验和虚拟仿真。”
对于车辆的声学试验，BMW使用LMS的多通道测试系统，可以从上百个传感器中获得所需数据，还能对这些数据进行分析，提供简单易懂的图形格式结果，例如时域、频域、阶次和转速域处理，还有专门的曲线图，如瀑布图和坎贝儿图。前端数据采集和信号调理都是由LMS SCADAS III系统进行。LMS试验解决方案对于BMW在整车和白车身（只包括车架和底盘）试验中进行模态分析和传递路径分析（TPA）来说特别有用。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(8/23/2012) |
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