汽车内饰材料感知质量表征现状及技术路线初步探索

作者丨张宝荣；黄利；周佳；方刚；付军；伍立军

刊物丨汽车工艺与材料

摘   要：基于汽车内饰材料感知质量的表征状况及企业技术需求，综合对比分析了汽车感知质量表征现状，并从材料触觉、视觉、嗅觉、听觉4个感知维度出发，提出内饰材料感知质量的表征技术路线。该技术路线综合考虑了每个维度的研究现状、消费者的主观满意度评价及材料客观物理性能，希望能够更好地支持与服务主机厂在汽车内饰材料感知质量领域深入发展，达到提高整车品质的目的。

关键词：内饰材料 感知质量 表征现状 技术路线

1前言

随着汽车行业发展及消费者对体验的需求持续提升，“感知质量”逐渐替代了节油耐用等基础需求，成为影响消费者购车的重要因素，也越来越被各大汽车公司所关注。尤其在乘用车领域，汽车开发流程中纷纷引入“感知质量”，进行目标建立、分解及验收[1]。然而，汽车内饰材料感知质量部分，行业内还基本停留在主观评价上，例如材料是否有质感，材质是否高档等较宽泛、笼统的主观概念阶段，始终无法避免测评人员本身的主观影响。现在研究人员已经意识到这种评价方法的片面性及主观性，并联合脑电、眼动及面部表情等客观生理表现进行了大量的研究，但始终未能避免评价人员的个体影响，未能成熟运用于市场和广泛的感知质量测试评价过程中。总而言之，截止目前行业内仍缺乏全面、详细、精准及实用的汽车内饰表面材料感知质量的表征方法和测评标准。本文基于当前主机厂、材料供应商等在内饰材料开发过程中对材料感知质量的困惑[2]，从材料感知质量的表征技术路线角度出发，进行调研分析，从视、触、嗅、听感知维度提出一种初步的表征技术路线。

2内饰材料感知质量定义与表征现状

2.1 内饰材料感知质量定义

感知质量是指关于人的主观感受，包括视觉、嗅觉、触觉、听觉主观感受的质量因素，主要体现了汽车在设计过程的精心和制造过程的精致工艺程度[3]。就汽车内饰材料而言，感知质量主要是指人们通过感官（视觉、触觉、听觉、嗅觉）接受到的内饰材料传递出的信息，给予一种以客户满意为中心的感知质量认知，是一种抽象的、主观的、不全面的评价。

2.2 汽车内饰感知质量表征现状

汽车感知质量逐渐被主机厂重视，不同的汽车厂和相关研究机构也开始构建自己的整车感知质量评价体系，但评价体系搭建逻辑各不相同，对内饰材料感知质量的评价也仅限于材质质量是否高档。例如，某主机厂将感知质量定义为静态感知质量[4]，包括整体、外饰视觉质量、外饰操作质量、二级表面、内饰操作质量、内饰视觉质量、视觉美等感知要素，其中涉及到内饰的静态感知质量的评审清单见表 1，包括视觉质量、视觉美观及操作舒适。整车感知质量按照区域及其关注度构建数学模型，涉及材料感知质量的表征及评价方法有：从材料视觉感知和触觉感知角度评价材质是否高档；表面外观，尤其是纹理是否清晰及是否太深[5]；是否有很好的哑光度；是否给人软包覆或者很好的手工质感[6]。这些感知质量表征评价方法，主要依赖于感知质量评价人员本身的经验。某汽车主机厂建立的感知评价体系则是从触觉、视觉、听觉、嗅觉及使用方便性5个方面进行，然后再将5个方面分解，包括外表直观质量、触觉质量、声音品质、区域精致程度[7]。此外，某研究机构则从外部、内部、座椅舒适性、视野性、照明效果多个维度，共计有几百项的主观评价标准进行感知质量评价，其中触觉、视觉、听觉、嗅觉贯穿于每个维度下。而另外一家研究机构则从内外饰品质[8]、人机工程不同维度进行分解和主观评价。

目前感知质量评价体系的逻辑与表征维度不同，但基本采用由专业主观评价人员通过个体的主观感受和判断对测评对象按照细化评价指标进行量化打分的方法，一般按照 5 分制或 10 分制进行打分，分数越高，感知质量即评价等级越高，如表2所示。运用这一方法打分后，再按照评价区域及关注度权重进行加权计算，最终得到整车感官质量总体分值[9]。

在汽车内饰材料感知质量领域，通过对国内主流的国产汽车厂、合资汽车厂及第三方感知质量测评公司等多家机构[10]开展长时间的调查研究发现：各汽车厂或第三方测评机构在构建感知质量表征评价体系方面，多数会涉及到触、视、嗅、听4个感知维度[11]，对这几个维度下的评价指标不再具体明确表征，且评价逻辑和评价维度各不相同又相互交叉，但均采用主观评价打分方法，始终无法排除评价人员个体本身的生理及心理因素影响，尚未形成统一的主观标准评价体系，不具备良好的推广性及广泛的适用性。

2.3 不同材料的感知质量表征现状

在汽车内饰中，会用到各种各样的内饰材料，如塑料、皮革、织物、金属、木材等等，这些材料因材质及其加工工艺不同而呈现出丰富多彩的材料形貌特征，来满足日益丰富和成熟的汽车内饰的设计需求及消费需求。从影响整车感知质量的汽车内饰材料的重要性及使用量角度出发，本文主要基于织物、皮革2种主要内饰材料的感知质量表征现状进行阐述。

2.3.1 织物感知质量表征现状

因织物的应用非常广泛且历史久远，所以很早人们就开始了织物手感风格的研究。织物手感风格的评价方法主要可以分为主观评价方法及客观评价方法[12]。主观评价方法是通过人的感觉器官，根据个人的主观评分、排序、统计、分析、判断，对织物做出主观性的评价。该方法是评价织物感官质量的最基础方法[13]。然而，人们很早就发现利用主观评价方法对织物的手感特征风格进行评价虽然简单易行，但因受到评价人员的个人心理及生理因素影响而无法排除主观因素，其评价结果无公认标准，于是在 20 世纪 30 年代人们就已经开始研究织物的客观表征评价方法[14]。这些客观评价方法也较为完整，包括 KES 织物风格仪评价法、FAST 织物风格仪评价法、PhabrOmeter 织物手感评价系统等[15]。日本 KES 风格仪以及澳大利亚的FAST 风格仪的出现，极大提高了织物风格的客观评价水平和研究水平，使织物手感风格的客观评价达到崭新的高度，两者的共同特点是通过测量小应力作用下的力学性能，如拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、剪切性能换算出织物的基本风格值和综合风格值，从而实现对织物手感的客观评价[16]。此外，美国潘宁教授通过对织物客观评价大量的研究，利用抽出法研制出了 PhabrOmeter 织物触感评价系统，可以针对织物的手感进行客观评价和分级[16]。该评价系统主要是测试织物的指纹式触觉特性，基于相对手感值及不同织物手感分量特征，根据结果对织物进行手感评价，测试原理与实际人手触摸织物的施力方式一致，因此能够更加准确地评定织物的手感风格，使织物触感的客观表征达到了一个新的高度。据了解，这些触感的表征方法在汽车内饰织物领域还未广泛应用，主机厂及其材料供应商也亟需要在织物的感知领域建立统一的表征及测评规范。

2.3.2 皮革感知质量表征现状

在皮革的感知质量领域，由于其特有的形态属性，目前国内外多年来一直由经验丰富的专业测评人员或皮革领域专家采用手触摸形式进行检测评价，这种主观评价方法即使是皮革评价专家也无法做到客观、一致且准确地评价皮革的质量，无法排除检验人员个人的生理及心理因素影响。目前，国内外在皮革的客观感知表征及评价领域研究已久，但研究思路及方法类似，两者基本上都是从皮革的力学性能出发来研究皮革的力学性能与皮革触觉特性关系，力求准确表征皮革的触感特征[17]。

国外最具代表性的研究是柔软度测试仪(BLC⁃ST-300)的成功开发，最初由英国皮革技术研究中心(BLC)的 ALEXANDER 在 1993 年开发出柔软度测试仪[18]，后来在此仪器的基础上又开发了GT-300 和 ST300 等型号。虽然此仪器的相对偏差＞15%，但因其操作过程简便且不损伤皮革，至今在行业中被广泛应用。国内皮革触觉特性的研究最早起步于苏真伟教授，1993年研制出皮革柔软度测试仪，该仪器结构简单且可实现在线监测[19]。张晓镭等通过研究皮革在压缩和顶伸等力学状态下的丰满度和弹性度等触感表征参数，于2003年研发出了皮革柔软度和丰满度的分级测量装置[20]。2008年董继先等研制了一种新型皮革感官测试仪，该仪器可以通过同时测定皮革的拉伸、压缩、弯曲及顶伸4种力学性能，再经过数理统计方法进行数据处理，从而实现对皮革触感特性参数的综合检测，较全面地表征了皮革的触感感知特性[21]。2012年，王震等选取皮革的弯曲常数、压缩指数、顶伸系数、弯曲应力衰减常数以及弯曲应力衰减速率常数为力学特征参数，并基于前人对皮革触感的研究结果，通过试验获得数据并在此基础上建立了皮革手感品质评价的 BP 神经网络模型[22]。目前国内外大部分研究主要是集中在力学特征与触觉特性，然而这些研究在采用力学特征表征皮革触觉特性时，还尚未从人的直觉感受为出发点，没有采用生理心理学、神经心理学、物理心理学等去考虑人的心理及生理因素影响[23]，后续需要深入加快此方向的研究。

3汽车内饰材料感知质量表征技术路线研究

鉴于当前汽车内饰材料感知质量领域的表征方法主观性强、标准空白、难以推广和应用的现状以及汽车主机厂、消费者等多方群体对体验感知质量提出的更高需求，需要尽快开展研究工作，建立一种客观、全面、系统、深入的表征方法。本文正是基于此背景需求，提出一种客观、全面、系统且具有推广性的汽车内饰材料感知质量的表征技术路线，并对该技术路线进行初步的探索和分析。

汽车内饰材料的感知质量表征技术，将从感知质量的本质出发，从触觉、视觉、嗅觉、听觉感知维度进行分解[24]，建立汽车 4 个维度下的内饰材料感知表征技术路线，从本研究的根本意义考虑，将最大程度地使用客观物理性能去表征人们的主观满意度，通过大量的主观与客观评价数据建立用客观物理性能与主观满意度之间的关系数学模型。

3.1 触觉感知质量表征技术路线

在实际汽车内饰材料的触感感知体验中，通过对消费者体验行动进行观察和研究，不难发现一般人们会用手掌进行抚摸或按压的动作后，在个人的生理及心理2种因素作用下，做出对材料的触觉主观评价[25]。所以触觉感知表征将从抚摸触感和按压触感 2 个触觉感知维度进行表征。在触感的主观描述中，通过调查研究发现，人们因个体表述及个性因素影响，会使用多种多样的语言进行表述，比如粗糙、细腻、光滑、凉爽、温暖、舒服、弹性、柔软、坚硬、干燥、滋润等，但不管如何表述，都可以按照抚摸与按压2个方向进行分类，通过分析，得到抚摸触感主要包括粗糙感、阻尼感、温凉感、毛绒感4个表征指标，按压触感主要包括软硬感、回弹感、紧绷感3个表征指标[13]。确定表征指标后，需要深入研究每个表征指标的主观及客观测试方法。建立各表征指标下的测试方法，再按照测试方法，得到每个表征指标下的主观及客观数值，从而建立主观值与客观值的相关性数学模型，后续需要对模型进行严格地验算，并需要不断增加样本量完善数据，才能保证模型的有效和准确，最终实现通过检测材料的客观物理性能就可以准确地表征人们的主观评价，具有广泛的推广性及实用价值。综上所述，整个内饰材料的触觉感知质量表征技术路线如图1所示。

3.2 视觉感知质量表征技术路线

人们对汽车内饰材料的视觉感知评价与触觉不同，可以说材料的视觉感知不再仅仅依赖于具体材料本身，而与汽车内饰造型设计、视觉协调性、外观匹配、颜色纹理、精致工艺、内饰照明等各种因素相关联[26]，并且与消费者本身的性格、文化、职业、喜好、行为[27]、情绪等诸多主观因素相关[28]，另外，自然环境、社会环境不可控的环境因素也无法避免地会影响消费者对汽车内饰材料在视觉上的感知评价[29]。如何建立一种良好且适用性强的材料视觉表征方法，是非常复杂且需要综合考量的一个问题，必须从汽车主机厂或材料供应商开发产品的目标用户角度进行研究，找出目标用户群体的喜好特征，根据喜好特征匹配不同特质的材料，再找出对应材料表征视觉特征的客观物理性能，进而表征内饰材料的视觉感知品质。综上所述，针对汽车内饰材料的视觉感知质量表征方法的具体研究思路，可以参照图2进行。

影响不同内饰材料视觉感知的客观物理性能也完全不同，目前本文通过大量的实践经验已经找出这些客观物理性能，如对皮革材料而言，包括光泽度、立体度及纹理特征等客观物理性能[23]；对织物而言，包括紧密度及立体度2项客观物理性能。目前，已经建立并逐步完善8大类内饰材料的不同视觉客观物理性能的表征方法体系，具体的表征维度如表3所示。

3.3 嗅觉感知质量表征技术路线

不管是高端车型还是低端车型，非金属材料在汽车内饰中大量广泛应用，这也成为了影响座舱嗅觉感知的重要因素。汽车内饰气味主要来源于座椅、顶棚、地毯、仪表板和门护板等非金属内饰零部件[30]，由于不同车型内饰的非金属材料用量、材料类别及工艺复杂多样及零部件存储方式差异等，造成汽车座舱内的气味类别及气味强度差异显著。目前全球不同汽车企业对汽车座舱、零部件或材料气味的测试方法已经经过多年的研究并积累了自己的表征测试方法，但不论何种测试条件、几位评价人员或采用何种评价标准，客观表征气味强度和满意度的难度都很大，目前最根本且最广为接受的还是主观评价方法，包括主观评价气味强度、舒适度及气味类别等方法[31]。由于测试方法和评级标准的不统一，给很多主机厂在改善座舱气味方面带来了很大不便。所以目前已着手联合各主机厂、零部件及材料企业及检测机构等统筹制定汽车座舱气味主观测试及评价标准，再通过气味溯源技术开发，即通过开展内饰零部件产品与材料的气味检测及分析，建立整车内饰气味综合评价数学模型，最终建立材料级别的气味测评方法。综上所述，整车及材料的嗅觉感知表征技术路线，可参照图3开展。

3.4 听觉感知质量表征技术路线

对于汽车内饰材料的听觉感知质量，目前还没有单独研究，但在整车上的感知质量表征方法进行调查研究发现，内饰材料听觉感知质量主要可以表征为摩擦声音品质及敲击声音品质 2 个维度。实际整车感知测评中会遇到的具体表征指标有座椅皮革的摩擦异响[32]、经常碰触区域的敲击声音品质、玻璃升降摩擦声音品质等。针对这些听觉感知表征方法，目前基本集中在如何解决听觉感知质量问题本身，还未开始真正的研究声音类别、品质与消费者满意度之间的关系。在汽车内饰座舱材料的听觉感知表征领域，后续需要探索摩擦声音品质及敲击声音品质 2 个维度的客观表征指标及具体的测试方法，并调查研究消费者对不同声音的关注度及满意度，从而建立汽车内饰材料听觉感知质量表征体系。综上所述，具体的技术路线，可以按照图4进行。

4结束语

以体验经济背景需求与行业现状及需求为导向进行探索研究，提出从触、视、嗅、听感知维度出发的汽车内饰材料感知质量表征技术路线，将消费者的主观喜好满意度评价与材料本身的客观物性能关联，建立两者之间的数据关系模型，并通过日后数据的不断更新完善并修复模型，达到准确表征消费者的主观感知的技术水平。这种表征技术可以实现建立更为全面、具体、客观的汽车内饰材料感知质量的测评体系，更好地支持汽车主机厂、零部件及材料供应商进行材料的开发、验证及质量管控，实现内饰材料感知质量风险点的早期预测及改善优化，有效减少材料质感的设计开发及验证成本，缩短材料开发周期。