【奧迪資訊】已準(zhǔn)備好迎接未來 奧迪德國科技日見聞
質(zhì)量是每個汽車企業(yè)最關(guān)注的領(lǐng)域，作為汽車圈“科技大咖”存在的奧迪自然也不例外。但隨著數(shù)字化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，新技術(shù)、新材料的不斷開發(fā)和涌現(xiàn)為新車型的研發(fā)和質(zhì)量檢測帶來了全新挑戰(zhàn)。自動化、互聯(lián)化、通信化(App)將成為未來的主流。
作為三駕馬車之一的奧迪，如何在未來數(shù)字時代保證頂尖的產(chǎn)品質(zhì)量?以及有哪些黑科技可以保證優(yōu)秀的品控和前沿技術(shù)的穩(wěn)定性?通過這次德國奧迪品質(zhì)科技日的參觀，通過對工程師幕后工作的采訪，或許我們能找到答案。
一、全新A8是奧迪面對未來挑戰(zhàn)的第一份答卷
巴塞羅那AudiSummit(奧迪峰會)上，奧迪再一次向公眾展現(xiàn)了其改變自身性質(zhì)的決心。奧迪認(rèn)為數(shù)字化、電氣化、互聯(lián)化的時代已經(jīng)到來，奧迪必須進(jìn)行轉(zhuǎn)型以面對未來的挑戰(zhàn)，而全新一代奧迪A8就是其應(yīng)對這種挑戰(zhàn)的第一份答卷。(未來還有A7、e-tron等全新車型)
全新奧迪A8L
我們先看車身。奧迪A8的車身材料使用了4種不同材質(zhì)通過14種連接方式進(jìn)行連接。這樣的好處是既有安全性又兼顧輕量化和車身剛性。
在燈具方面，“燈廠”表現(xiàn)出一貫的優(yōu)勢。第一次使用貫穿式尾燈，第二次使用OLED照明技術(shù)。OLED可以帶來驚艷的視覺效果，同時在警示方面的效果也更好，最重要的是壽命更長，可達(dá)15年。
而噪音控制方面也花了很多心思。從車內(nèi)屏幕與內(nèi)飾件的接縫精度，到發(fā)動機(jī)、底盤的噪聲消除，甚至如何解決48V系統(tǒng)帶來的用電器高頻聲噪等。
至于最驚艷的，則是使用了激光雷達(dá)的高級輔助駕駛功能，這是新車的點(diǎn)睛之筆。
上面所說的一切僅僅是奧迪A8大量技術(shù)亮點(diǎn)的冰山一角，想要保證如此多的電子原件、總線系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)件、動力體系充分的融合，并將傳統(tǒng)技術(shù)和先進(jìn)的電子技術(shù)合二為一且保證穩(wěn)定性，對奧迪的研發(fā)和質(zhì)保部門提出了巨大挑戰(zhàn)。
在英戈爾施塔特的奧迪總部，我見到了奧迪應(yīng)對這種挑戰(zhàn)方式：
質(zhì)保部門從研發(fā)伊始，便開始參與其中，而質(zhì)保工程師的工作正在從單純的組件分析轉(zhuǎn)向整體系統(tǒng)視角。在此過程中，奧迪將會越來越多地借助虛擬和數(shù)字方法。
二、精測樣架：看到或坐進(jìn)奧迪后的感官體驗，由它來完成
車門之間縫隙，內(nèi)飾件的縫隙、異響都會與車身的拼接技術(shù)以及部件間的配合有密切關(guān)系，而提升“縫隙”這個問題的困難也是顯而易見的。首先，工程師需要考慮不同材質(zhì)之間的配合，其次環(huán)境因素、造型都會對匹配精度有不同要求。(我們知道熱脹冷縮和兩個金屬板接觸都會產(chǎn)生力，而這些情況卻會影響一輛車真正的品質(zhì)，優(yōu)秀的汽車制造商在設(shè)計時就能對所有問題進(jìn)行考慮及限制。)
提高匹配精度便是這次德國科技日帶來的第一個技術(shù)亮點(diǎn)。
在傳統(tǒng)的汽車制造商中，大家都遵循著比較傳統(tǒng)的外部和內(nèi)部精測樣架。(如圖所示)研制工作基本在量產(chǎn)前10個月進(jìn)行。
外部精測樣架使組件的裝配能夠在生產(chǎn)開始前進(jìn)行檢查和優(yōu)化。這包括協(xié)調(diào)所有外部可見的部件的安裝配合。這些部件涵蓋如車門、發(fā)動機(jī)罩、尾板等鈑金件，以及如保險杠，前燈，尾燈，車窗，后視鏡，車門把手，擾流板和壓條等外飾件。奧迪質(zhì)保的專家在使用精測樣架工作時應(yīng)用了四十多個測量系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的測量精確度小于0.1mm。
傳統(tǒng)的內(nèi)飾精測則是按照特定的圖紙進(jìn)行，測試人員通過視覺和觸覺測量方法，根據(jù)實(shí)體零部件的相互配合情況對其進(jìn)行精確地調(diào)整。
傳統(tǒng)內(nèi)飾精度測試要依靠人的主體感官。
除了功能性標(biāo)準(zhǔn) (如門或擋板等附件移動自由，安裝簡單省時，緊密配合)，內(nèi)飾精測樣架也注重視覺性能。
所有零部件都要檢查凹凸不平或碰傷，以及平整度。
例如中央儀表盤及其眾多組件。無論是在壓條上的最小毛刺，還是在音響蓋上穿孔邊緣的視覺不均勻，每一個小缺點(diǎn)工程師都與供應(yīng)商討論并糾正，力求達(dá)到期望的品質(zhì)。
如果把精測樣架試驗當(dāng)100分考卷。上文提到的外、內(nèi)部精測匹配基本上可以拿到70分的成績，但顯然這并不是一家豪華車制造商的要求。豪華汽車制造商必須要保證車輛擁有更獨(dú)特的品質(zhì)和氣質(zhì)，這就需要在匹配上更精確。
而在這方面，我們不得不感謝機(jī)器人及數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步。先進(jìn)的數(shù)字化在測量技術(shù)方面提供了全新的可能性——比如這臺先進(jìn)的8軸機(jī)器人。
以前，一輛車在完成了外部精測后，如果想要繼續(xù)提升車身鈑金件或者裝飾件表面質(zhì)量的分析時，基本都采用人工的方式，大約48h可以完成整車數(shù)據(jù)的采集。
而這臺8軸機(jī)器人則可以使用高分辨率光學(xué)傳感器，僅需要4h就可以完成整車數(shù)據(jù)的收集。
當(dāng)然這還不是最夸張的，更讓人不可思議的是，我們?nèi)祟惒捎脗鹘y(tǒng)方式只能收集6000個測試點(diǎn)，而機(jī)器人使用的投影+光學(xué)方式可以收集高達(dá)2000萬個測試點(diǎn)。
從測試手段方面比較，光學(xué)測量與觸覺測量技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)之一在于它可以在不接觸材料的情況下完成測量。這使得即使是軟材料，如密封和座椅都得到精確測量。
更重要的是，它不只是測量單個點(diǎn)，而是精確地測量整個表面區(qū)域。通過光度測量單元獲得的數(shù)據(jù)是進(jìn)一步進(jìn)行精測樣架工作步驟的重要依據(jù)。
一句話總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：8軸光學(xué)機(jī)器人減少了研發(fā)時間，暴增了數(shù)據(jù)收集量。
機(jī)器人得到的數(shù)據(jù)再與CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，就會得到非常神奇的畫面，我們可以從圖中看出不同的顏色分布，這些不同的顏色代表了鈑金件表面不可見的凹陷或者缺陷。(上圖為采集數(shù)據(jù)示意圖)
通過圖像分析就能得到一款車的表面數(shù)據(jù)，這在以前的汽車生產(chǎn)中顯然是不可能的。
最新款的奧迪RS4Avant就采用了這項技術(shù)進(jìn)行研發(fā)(目前的A8和未來的A7也采用機(jī)器人虛擬結(jié)合方式進(jìn)行研發(fā))這就做到了，早在組裝試驗車之前，就可以完成每個部件之間的修訂。
與外觀使用光學(xué)機(jī)器人不同，內(nèi)飾精確測量方面的新技術(shù)是——功能性內(nèi)飾精測樣架，簡單說就是在傳統(tǒng)聽覺、視覺、觸覺基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)內(nèi)飾虛擬建模。而這個技術(shù)主要是為了滿足日益增長的多功能、多屏幕內(nèi)飾而設(shè)計。
上一代奧迪A4內(nèi)飾中擁有22個實(shí)體按鍵，而到了最新的奧迪A8，實(shí)體按鍵的數(shù)量只有10個。而車內(nèi)的屏幕和燈光系統(tǒng)(比如氛圍燈)反而越來越多。
這就給質(zhì)保帶來了新的挑戰(zhàn)。曾經(jīng)的重點(diǎn)是旋鈕觸覺和聲音協(xié)調(diào)?，F(xiàn)在一切都圍繞著黑色電子控制面板外觀。
功能性內(nèi)飾精測樣架通過建模就能完成相關(guān)內(nèi)容的測試，比如屏幕操作時的觸摸反饋效果，實(shí)體按鍵的手感、是否能快速啟動等等。除此之外，還監(jiān)控黑色面板控制元件周圍的配合和間隙。
許多奧迪車型的環(huán)境照明對整體內(nèi)飾的感官有很大影響。因此，新的樣架還評估散射和漏光，可能的反射光等。其目的是在白天和夜晚的光線能夠與車輛內(nèi)飾照明完美互動。
目前，這種內(nèi)飾測試方法已經(jīng)在奧迪A8L上進(jìn)行測試，而未來全新的奧迪A6將由這套精密樣架進(jìn)行全方位的構(gòu)建。
未來
如果您能將整篇文章看到現(xiàn)在，那真的是非常感謝。我知道精測樣架這部分的內(nèi)容確實(shí)過于深入，但這確實(shí)是我們了解一款車，一個車企很核心的方面。我們經(jīng)常說某某車做工嚴(yán)謹(jǐn)精致，外形看起來很厚重敦實(shí)，這種表象的感受，其原因就來自于設(shè)計試驗階段對質(zhì)量、形狀的把控，而精測樣架就是對此服務(wù)。
在未來，根據(jù)奧迪的計劃，他們還會將精測樣架進(jìn)一步升級，記錄每個零件數(shù)據(jù)，甚至把各種施加的外力，例如打開和關(guān)閉引擎蓋，轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)記錄，并利用它們進(jìn)行復(fù)雜的模擬，并最終融合為大數(shù)據(jù)，從而向虛擬總裝精測樣架邁進(jìn)。(未生產(chǎn)便可以實(shí)現(xiàn)整車虛擬總裝。)
三、半導(dǎo)體實(shí)驗室：“燈廠”的自我修養(yǎng)
如今的汽車?yán)镉卸噙_(dá)100個互聯(lián)的控制單元，其中包括多達(dá)8000個活躍的半導(dǎo)體。每一個都比第一枚登月火箭具有更強(qiáng)大的計算能力。而自動化駕駛，動力系統(tǒng)電氣化，日益發(fā)展的車聯(lián)網(wǎng)及周邊——所有這些創(chuàng)新都是基于強(qiáng)大的半導(dǎo)體技術(shù)。
因此，對半導(dǎo)體技術(shù)的掌握是實(shí)現(xiàn)汽車電子化的必然要求，這也是奧迪設(shè)立半導(dǎo)體實(shí)驗室的初衷。
目前，奧迪的這個半導(dǎo)體實(shí)驗室主要從事兩方面研究，一個是我們熟悉的LED技術(shù);另一個是關(guān)于高級輔助駕駛(自動駕駛)領(lǐng)域的芯片及相關(guān)技術(shù)。
1、自動駕駛技術(shù)(激光雷達(dá))
我們先來看自動駕駛技術(shù)方面：全新一代奧迪A8是世界上第一個批量生產(chǎn)的條件性自動駕駛汽車，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)L3級的條件自動駕駛設(shè)計。
奧迪AI交通堵塞自動駕駛在60km/h的緩慢行駛的公路和車道接管駕駛，并可以在有物理屏障的反方向車道行駛。
在自動駕駛過程中，中央駕駛輔助控制系統(tǒng) (zFAS) 通過合成傳感器數(shù)據(jù)來計算周圍環(huán)境的圖像。除了雷達(dá)傳感器、前攝相機(jī)和超聲波傳感器之外，奧迪還是第一家使用激光掃描儀的汽車制造商(量產(chǎn)車)。
激光掃描儀將遠(yuǎn)程雷達(dá)的視野從比較狹窄的35°擴(kuò)展到145°。由于覆蓋面廣，不久的將來汽車將能夠識別更多其他道路車輛和分析他們的行為，如進(jìn)出車道。
半導(dǎo)體實(shí)驗室的生產(chǎn)技術(shù)專家Robert Kraus說：“你可以把激光掃描儀看成是一束光，用幾分之一秒鐘掃描汽車周圍的環(huán)境。”
其工作原理是：緊湊型外殼內(nèi)快速旋轉(zhuǎn)的鏡面，可以在掃描的區(qū)域中以較小的增量引導(dǎo)大功率激光二極管光束。新的激光掃描儀不僅能檢測障礙物，還能確定它們的確切距離。它通過測量激光脈沖發(fā)射到光電二極管檢測的時間來做到這一點(diǎn)。
自2014年以來，半導(dǎo)體實(shí)驗室的員工一直在為全新一代奧迪A8激光掃描儀的使用做準(zhǔn)備，他們定義了部件及其各個組件的全面規(guī)格和要求。
2、OLED技術(shù)
幾年前，奧迪通過使用LED燈帶，拉開了各大品牌在燈光、燈具方面的混戰(zhàn)。而LED技術(shù)也自然成了奧迪最具辨識度的標(biāo)志之一。
隨后在2015年的法蘭克福車展，奧迪又在其概念車上發(fā)布了OLED技術(shù)。
時至今日，曾經(jīng)在概念車上的OLED技術(shù)終于量產(chǎn)，新款的奧迪TT RS和奧迪A8L都使用了OLED技術(shù)，其中以采用橫貫式尾燈的奧迪A8最為科幻。
那么OLED到底是何方神圣?OLED技術(shù)又有哪些亮點(diǎn)呢?
我們可以先從LED開始了解。LED俗稱發(fā)光二極管，所利用的材料均為無機(jī)半導(dǎo)體材料。其應(yīng)用較多，最早作為燈箱、廣告牌、汽車的高位剎車燈出現(xiàn)，現(xiàn)在在顯示屏，汽車照明等方面應(yīng)用廣泛。
OLED多了一個“O”,代表的含義是Organic(有機(jī)的)，俗稱有機(jī)發(fā)光二極管，由美籍華裔教授鄧青云在實(shí)驗室中偶然發(fā)現(xiàn)的。既然是有機(jī)二極管，那么在材料上與LED的差別就是OLED是使用有機(jī)聚合材料作為發(fā)光二極管中的半導(dǎo)體材料。
首先，OLED具有自發(fā)光的特性。
就像上文說過的，目前發(fā)光二極管所利用的材料均為無機(jī)半導(dǎo)體材料，較難應(yīng)用于大面積并需要有高分辨率的組件，要解決這些問題有賴于新型有機(jī)半導(dǎo)體材料，將它涂布在導(dǎo)電的玻璃片上，通以電流，就可以放出各種不同波長的光，而這恰恰就是OLED的發(fā)光方式。另外，因為OLED具有自發(fā)光特性，因此，OLED可以不需要背光燈。
第二，OLED外觀形狀可隨意設(shè)計。(此圖僅為示意)
這是LED所不具有的一項重要特性，由于光源自身為面發(fā)光，它能像涂料一樣，與各種載體基片結(jié)合，而且材料不限軟硬，因此可被制作成各種形狀，這就為汽車的使用打下了很好的基礎(chǔ)。
同時，OLED透明又輕薄，這種特性允許其無縫地集成到設(shè)計環(huán)境中。OLED發(fā)光面積也比較大，工作時產(chǎn)生的熱量可以及時散發(fā)掉，無需散熱裝置。所以O(shè)LED可以非常輕薄，節(jié)省空間成本。
當(dāng)然，OLED并不是沒有缺點(diǎn)，其中最重要的就是質(zhì)量問題。而這個問題在奧迪半導(dǎo)體實(shí)驗室得到了完美解決。半導(dǎo)體實(shí)驗室的工程師在對其量產(chǎn)前進(jìn)行了多階段驗證。從實(shí)現(xiàn)具體配置的創(chuàng)新技術(shù)，直到對完整的尾燈進(jìn)行測試為止。重點(diǎn)放在汽車行業(yè)使用的獨(dú)特的方面，如老化行為、環(huán)境影響和被動老化。最終的結(jié)果是保證奧迪A8L的尾燈15年如一。
四、材料及路試
文章的最后，我給大家講講奧迪的材料研發(fā)測試技術(shù)和新車路試中使用的技術(shù)。
奧迪的材料實(shí)驗團(tuán)隊可以對一款車型的所有材料進(jìn)行測試，小到半導(dǎo)體大到金屬。使用的設(shè)備也是五花八門：電子顯微鏡、聚焦離子束甚至還有醫(yī)療領(lǐng)域的CT技術(shù)。
其中，聚焦離子束技術(shù)最為先進(jìn)。這套系統(tǒng)可以對車載屏幕等所有高端材料進(jìn)行切割分析，以此研究材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(一套設(shè)備150萬歐元)
舉個例子：我們發(fā)現(xiàn)車輛的觸控屏幕在高溫情況下反應(yīng)不夠靈敏，那么便可以通過聚焦離子束切割進(jìn)行分析。
典型的切割深度為5到50μm——寬度為50到100μm——2到5小時(h)即可切削時間完成。在切割過程中，專家還可以實(shí)時用掃描電子顯微鏡觀測切割過程。
切割后因為是橫截面，所以工程師能快速找到問題所在。
除此之外，奧迪A4 Avantg-tron和 A5 Sportback g-tron兩個新能源車型的CNG儲氣罐也由材料部門進(jìn)行研發(fā)。
CNG儲氣罐通過碳纖維和玻璃鋼的融合，目前已經(jīng)得到了非常安全、可靠的產(chǎn)品。奧迪的儲氫罐也采用同樣材質(zhì)，只不過工藝不同。
最后則是路試，這次奧迪展示了其路試過程中的互聯(lián)化成果。
每款奧迪車型在路試時，同期會有大約600輛試生產(chǎn)車在全球各地測試。這些車每輛基本保持在50000-100000km。有些汽車在2-3年內(nèi)行駛了200,000km。
所有汽車都配備了特殊測量電纜和數(shù)據(jù)記錄器，以便隨后跟蹤專家提出的任何問題。
使用移動設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收集以及CarPad應(yīng)用程序使可靠測試在今天變得更加容易。它們允許對復(fù)雜的車輛系統(tǒng)進(jìn)行事故的測評和評估。
奧迪工程師以前必須用手工填寫部分清單，現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸入是由質(zhì)量專家使用CarPad應(yīng)用程序的儀表板工具進(jìn)行輸入。垂直空間在左側(cè)，車道更換輔助在乘客側(cè)，操縱開出泊車位——駕駛員可以從列表中選擇需要驗證的功能，手指輕輕點(diǎn)觸即可顯示結(jié)果。他可以在評論欄中記錄每一個駕駛動作的細(xì)節(jié)。CarPad應(yīng)用程序通過移動無線電或WiFi同步奧迪質(zhì)保數(shù)據(jù)庫輸入的數(shù)據(jù)。
編輯點(diǎn)評：將不同的新技術(shù)連結(jié)在一起可以更好地滿足未來消費(fèi)者的需要。消費(fèi)者不僅關(guān)注產(chǎn)品本身，還關(guān)注與汽車的互動、汽車的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和與移動性能相關(guān)的數(shù)字產(chǎn)品。這種復(fù)雜性催生了對技術(shù)服務(wù)的新挑戰(zhàn)。在這一方面，數(shù)字化為服務(wù)和技術(shù)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的支持。
而奧迪所展現(xiàn)的質(zhì)保部門顯然已經(jīng)憑借自身先進(jìn)的技術(shù)和雄厚的實(shí)力給了我們一顆定心丸，未來能否突破自己，讓我們拭目以待!