马自达看到光与Ansys Speos

由Ansys Advantage Staff提供

2020年1月30日，马自达汽车公司迎来了成立100周年。自2010年以来，该公司一直使用其车辆优化平台SKYACTIV开发汽车，其中包括许多新技术。该公司积极投资于计算机辅助工程(CAE)，以有效地开发SKYACTIV。Ansys Speos 3D光学分析软件在MAZDA3内饰和灯光的开发中发挥了重要作用，MAZDA3于2019年作为新一代汽车的第一款车型推出。

ANSYS Speos提供精确的汽车照明评估

在汽车照明技术中，自向led过渡以来，设计自由度有了很大的提高。在这种转变之前，照明和性能在一定程度上取决于供应商的知识。供应商会提出使用各种工具的新灯。然而，马自达不知道如何独立判断建议或进行照明分析。马自达还必须确保它满足各种法律法规和功能要求。为了继续前进，马自达需要在开发周期的早期评估实际照明。

“在碰撞安全和振动噪声等其他开发领域，我们在设计阶段采用了基于仿真的性能验证和基于模型的开发，”马自达内外零部件技术开发组技术负责人井上实(Minoru Inoue)表示。“与此同时，在包括车灯在内的内外部设备的开发中，验证大多是使用实际车辆进行的，因此我们知道我们在光学开发方面远远落后。这就是为什么我们总是想要评估人类的感官，比如感觉舒适和看起来不错，基于身体数量来提前开发。”

马自达外部组件开发组助理经理Yoshiaki Nakaya补充说:“我们还喜欢Ansys Speos，因为它的模拟允许我们在一次分析中同时评估不同的物理量——视觉照明评估所需的亮度和满足法律和监管检查所需的发光强度。”

“马自达仍然支持基于模型的开发，但我们建议在了解部件设计的机制(原理或基础)后继续进行开发，即使是由供应商进行，”Inoue说。“我准备了一份文件，并向我们组织内的人员解释说，这个工具教会我们技术，并导致有效的开发。我成功地说服了他们。”

在实施Speos之前，马自达对一个原理模型概念进行了多次原型制作，然后在确定了发展方向后开始详细设计。然后，马自达工程师制作了另一个原型，并最终使用最终的设计数据创建了实际的车辆模型。因此，马自达在重复原型设计上花了很多钱。例如，制作一盏灯的每个模具需要花费几到1000万日元(约合9.5万美元)。

通过Speos，该公司成功地减少了所需原型的数量。平均而言，马自达能够从生产过程中移除两到三个原型车，因为Speos允许工程师发现并纠正设计中的问题。

Nakaya说:“例如，在计算机辅助设计(CAD)数据中很难发现最终照亮了你想照亮的区域之外的光线泄漏，即使是经验丰富的工程师有时也会忽略它。”然而，在Ansys Speos模拟中，我们可以从不同的角度检查这种错误。现在几乎没有泄漏，导致返工减少。”

马自达汽车公司采用Ansys Speos进行内外照明仿真。该公司使用基于模型的开发可以减少原型，节省时间并降低成本。Speos还提供了一种量化用户体验的方法，这证明了工程变更命令的合理性，并提高了工作流程效率。

量化人的感官以获得最佳的用户体验

马自达汽车测试与研究部门进行实验和研究，而工艺开发小组则研究人体、感官、识别和表情，以考虑显示设备的可见性和纹理等细节。

马自达工艺开发组的高级专家Asami Yonezawa在Speos推出时负责防眩光开发。她的团队选择Speos是因为太阳刺眼的问题。在一些车型中，阳光被中央百叶窗周围的银色镀层反射，这在驾驶时造成眩光。为了解决这个问题，需要改变被镀部件的形状，修改模具的额外费用约为1000万日元。在其他模型中也发现了同样的症状，因此在修改模具之前，该小组不得不采取一些措施。

经验丰富的工程师们根据自己的经验重新塑造了镀金部件，所以没有量化的数据来显示多少光线会让人眼眼花缭乱。即使是评估眩光的专家，如Yonezawa，也只能从视觉上检查，但无法量化。该公司想要一种测量眩光的方法。

Speos符合马自达制定的三项评估标准:

• 准确分析光量和波长
• 准确分析反射率特性
• 在二维上再现和量化亮度分布

Yonezawa说:“我们的传统工具将设计样式和设计部门创建的3D数据转换为另一个文件，所以当我们制作网格时，它会导致精度下降。”“由于Ansys Speos允许我们将3D CAD产品作为附加组件使用，因此我们可以在不牺牲精度的情况下执行模拟。这是我们喜欢的关键方面之一。”

Yonezawa的团队还在研究另一个问题:车内部件在挡风玻璃内部的反射使司机很难透过挡风玻璃看到外面。由于无法定量地展示设计问题，Yonezawa很难让设计师理解改进的必要性。然而，Speos允许定量照明分析，她可以使用它来要求设计师进行改进。

该团队积极使用Speos来设计MAZDA3的灯光和内饰。在宣布推出MAZDA3时，在全球范围内为记者举行的试驾活动中，司机们指出，MAZDA3的视野很清晰。

左起:Yonezawa麻美、Yoshiaki Nakaya和Minoru Inoue在马自达汽车公司实施Ansys Speos室内外照明仿真。

更高效的供应商关系

自推出Speos以来，马自达与供应商的业务关系发生了变化。在过去，马自达使用单向开发过程的灯。例如，该公司会向供应商提供一个设计概念和一个照明图像，这样他们就可以根据自己的知识提出建议。今天，马自达并不参与详细设计，而是进行模拟，并向供应商提出自己的建议。

Nakaya说:“它与传统开发风格的不同之处在于，我们可以在灯光周围的区域还没有设计好的情况下就准备一个概念，从而实现成本优化。”例如，马自达工程师可以使用仿真来优化汽车照明支架设计，以实现大规模生产，从而节省时间和金钱。

供应商似乎也喜欢他们之间关系的这种变化，因为在早期阶段确定规格并准备双方的优化设计可以导致更有效的开发。马自达现在正在采用一种开发流程，通过工程师和供应商在一起使用Speos进行模拟时实时共享相同的视角，快速确定规格。

Speos不仅改善了马自达与其供应商之间的沟通，而且也改善了公司内部设计和开发部门之间的沟通。

Yonezawa说:“很难用语言解释车辆还可以改进多少，但使用Ansys Speos进行可视化很容易说服设计师。”一旦满足，设计师就愿意接受设计的改变。这甚至可以在不制造实际产品的情况下实现，这是一大优势。”