提升声品质

如今,在评价产品品质时,声音越来越被视为一个重要的参数。

着眼于此,美国科朗设备公司(Crown Equipment Corporation)决定探索如何改善其叉车产品的声音,以创造出更好的产品,进而带来更令人满意的用户体验。结果比预期的要好,他们运用了新知识和技术,开发出更有效、更有价值的开发流程,并且成为多个产品设计方案中的最优方案。

科朗设备公司自二十世纪六十年代进入物料搬运行业以来,其叉车系列产品屡获殊荣,包括出色的产品设计、工程设计和制造水平。但是,在一个面临产品同质化的行业中,我们也了解到,产品具有尽可能多的“品质特性”,对于保持在市场上的领先地位和支撑销售的重要性。

 科朗设备公司

即使我们的叉车在很多方面享有盛誉,包括市场领先的功能和性能等。但在科朗公司,我们仍致力于维持这种优势。
在人体工程学特性(如舒适性、造型和噪音)方面,它属于最高品质的产品。我们希望对此领域进行更深入的探索,扩展产品的开发流程。


了解“科朗的声音”

我们的主要目标是找到新的、更有效的方法来改善我们的开发流程。这是在NVH和声品质中采用新方法和新工具的绝好机会。 

因此,我们决定详细研究声品质。一方面,这种宝贵的知识将帮助我们理解影响产品感知的因素。另一方面,它还将使我们具备设计更高等级产品的正确技能。最大的问题是,怎么做?
 


定义偏好

在与Brüel & Kjær协商后,很快就清楚了,为了产生“正确的”叉车运行噪声,我们首先需要知道该声音实际上是什么样的。为了澄清这一点,我们邀请了声学和振动咨询公司Sound Answers,该公司帮助我们提高数据处理和分析能力,并根据分析结果进行设计方案审查。

Sound Answers引入了“评审团研究”概念,这是定义声音偏好的最有效方法之一。这种类型的研究涉及最终用户的定性评审,他们根据偏好对特定类别车辆的声音进行评级。然后将这些等级与高度特定的声品质指标(例如清晰度,响度和调制强度)相关联。

為了收集所需的數據並產生最有決定性的結果,Crown與Sound Answers合作完成了兩項評審委員會研究。一個在美國,另一個在德國。评审团由经理和叉车驾驶员组成,他们被要求对我们自己产品和竞争对手产品的一系列声音进行评级。评审结果被详细记录,以消除各种权重或偏差。

声音越来越被视为重要参数


衡量偏好

研究证明,评审团非常有效,使我们能够更详细地了解用户的声音偏好。总的来说,结果表明,人们更喜欢叉车的声音,因为它具有中等水平的低频噪声,并且没有很高的音调和过多的调制。结果还使我们能够确定特定的组合,即“首选声音”。然后可以将其设定为其他产品的开发基准。

我们得出了几个有趣的结论。它使我們能夠立即對所記錄的Crown產品如何與競爭對手進行評判進行排名,並確定關鍵的機會,以求改進或在我們已經表現良好的地方。除了记录的声音外,评估中还包括修改或合成的声音,以帮助确定人们偏爱的主驱动马达的声音。最有趣且有用的是,这些结果使我们能够创建“声品质偏好方程”,该方程可用于准确定义理想叉车的声音(称为“声音目标”)。

3D CAE模型

虚拟原型样机

像Actran创建的3D CAE模型一样,工程师可以使用虚拟原型样机对设计进行验证和优化。在设计周期的早期,虚拟样机能帮助工程师确认并使用更精确的结果,对于减少开发时间和降低成本特别有价值。

这个方程将帮助我们评估叉车和竞争对手叉车的声音,可靠地预测替代设计方案的影响,并将这些清晰地传达给我们的内部工程团队。

简而言之,该方程使噪声分析能够在开发阶段更早地介入其中,并且更重要的是根据实际用户的喜好来预测、测量并精确调整所有未来产品设计的声音。

LP天然气叉车新生产线的排气系统


将理论付诸现实

达到这个最初的目标后,我们便可以利用在定义、测量和分析声品质方面所学到的知识,并将其用于支持新的声品质模型设计的开发中。特别是LP汽油叉车新生产线的排气系统。 

在此阶段,我们对将这些新技术付诸实践的能力充满信心,Brüel & Kjær和Sound Answers帮助我们优化最终设计方案。我们马上就能充分使用这些新知识
和新技术;利用声品质偏好方程数据,我们可以对竞争对手产品进行排序和分析,并为科朗产品的声品质目标和设计,设置明确的参数。

然后,为了对测试数据进行关联、对比显示和声音播放,我们使用MSC Actran®声学软件建立了排气系统新设计方案的3D CAE模型。结合Brüel&Kjær的NVH后处理软件,Actran能够分析排气系统的3D模型,该模型可以显示系统的机构、声学特性,以及考虑内部热流的气动声学特性。

这使我们能够准确地预测并聆听最终产品在各种条件下的声音和性能。

对CAE模型设计感到满意后,我们便可以开发出物理原型样机。这使我们能将虚拟模型和物理模型的测试结果结合起来,通过优化设计,使排气噪声更接近目标声音。作为此过程的重要部分,使用了Brüel & Kjær的低频声源,测量传输损失。利用传递损失测试结果,能够确认虚拟模型与物理样机之间的接近程度。所有这些数据可以重新关联到Actran模型中,继续改善和优化声音。每次更新模型时,利用声品质偏好方程,估算新模型对声音的影响。

无论在车内还是车外,声音都是客户考虑的重要因素。无论在车内还是车外,声音都是客户考虑的重要因素。

然后,根据更新的Actran CAE模型的改进设计,制作原型样机。將其安裝到叉車上後,整個項目團隊,包括Crown,Brüel&Kjær,Sound Answers和MSC Software的團隊,都會親自審查其性能以進行任何最終改進。大家得到了一致的决定,新的排气系统是对先前设计的重大改进。此后,我们的所有工程团队都广泛认可了这一观点。


最高成就

Crown的所有人都非常珍視Brüel&Kjær和Sound Answers在幫助我們深入了解音質如何在產品開發中起著至關重要的作用以及如何實現這一目標方面的重要作用。

声品质在产品开发中起着至关重要的作用

整个合作过程对我们进行开发过程的方式产生了重大影响,现在,我们将继续扩展声学建模方面的能力(以及其他CAE工具)。以前,许多重要的测试、评估和改进工作都在产品开发项目的后期才开始介入。现在,可以在更早期的阶段进行这些操作,从而大大缩短了开发时间,减少了对其他设计方案的迭代式的测试,从而显著降低了开发成本。

更重要的是,这使我们能够从最初的基于知识的方法转变为基于实际参数的方法。利用采集的数据和生成的结果,可实现更高效的开发过程,在此过程中,新的学习成果可以从一个项目转移到下一个项目。作为此次合作的成果,我们现在已经步入正轨,声品质方法和声学建模将成为声音设计和验证的主要手段。

这些方法和工具在许多领域也有广泛的应用。我们正在进行多个旨在降低车辆总体噪声振动的项目,这些项目最终将减少噪声对驾驶人员的影响,并大大提高舒适度和操作性。

Crown的垂直集成流程可提供一定程度的控制和一致性,從而為我們的客戶帶來無與倫比的結果。今天,有了这种宝贵的新认识,我们现在有能力将这些体验提高到更高境界。