張霓 李林 王旭飛

東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心 湖北省武漢市 430058

1 歷史概述

從20世紀(jì)70年代開始，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在汽車行業(yè)中開始流行，主要以零部件為設(shè)計(jì)對(duì)象，從20世紀(jì)90年代中期開始，面向整車設(shè)計(jì)開發(fā)的汽車虛擬制造應(yīng)運(yùn)而生。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛采用了現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)技術(shù)，它是以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)的CAS計(jì)算機(jī)輔助造型，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，大大縮短了汽車設(shè)計(jì)開發(fā)周期。應(yīng)用CAS進(jìn)行二維和三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)，通過動(dòng)畫渲染和EVC虛擬現(xiàn)實(shí)展示，使造型設(shè)計(jì)展示實(shí)現(xiàn)了多樣化。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展迅速，并在車身設(shè)計(jì)中帶來了越來越多的新造型技術(shù)以進(jìn)行三維模型建模，油泥模型的相當(dāng)一部分工作已經(jīng)開始被數(shù)字化建模和多軸銑削加工代替。計(jì)算機(jī)建?？梢愿玫匕凑障薅ǖ目偛贾脳l件構(gòu)造汽車的設(shè)計(jì)外表面，制作虛擬的汽車模型；多軸銑床可以快速地按照數(shù)據(jù)把油泥模型加工成造型合適的汽車模型，減少油泥模型師手工制作的工作量，銑頭與三坐標(biāo)的結(jié)合也已經(jīng)普及。 另外，為了更方便幾個(gè)項(xiàng)目同時(shí)展開，還有可移動(dòng)數(shù)控機(jī)床可迅捷移動(dòng)到各油泥模型間快速加工或修改油泥模型。

2 國(guó)內(nèi)主機(jī)廠現(xiàn)狀

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，已經(jīng)成為世界最大的汽車產(chǎn)銷國(guó)，我國(guó)汽車工業(yè)逐步完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，基本實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)，形成持續(xù)的創(chuàng)新能力，逐步創(chuàng)立具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的自主品牌。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)方法固有的開發(fā)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)累計(jì)誤差大等難題，在一定程度上縮短了開發(fā)時(shí)間和降低了成本，替代了傳統(tǒng)的手工制作油泥模型內(nèi)芯和相當(dāng)一部分內(nèi)飾油泥模型的工作，使得設(shè)計(jì)師可以把更多的時(shí)間和精力用在設(shè)計(jì)思想的表達(dá)上，可以更關(guān)注造型設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)完善及整體造型效果的完美追求。尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，讓一些激進(jìn)、狹隘人士開始懷疑油泥模型存在的必要性。

有一段時(shí)期，為了縮短開發(fā)周期，快速出設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)師嘗試而通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意設(shè)計(jì)效果，忽視在油泥模型上的方案推敲，油泥模型師的主要角色只是機(jī)械地用數(shù)控加工設(shè)備將數(shù)據(jù)變成油泥模型，然后進(jìn)行表面裝飾，但是通過計(jì)算機(jī)屏幕很難把握復(fù)雜微妙的造型曲面，最后出來的模型造型效果往往出現(xiàn)比例不協(xié)調(diào)、細(xì)節(jié)生硬、缺乏生動(dòng)的語言和活力等問題，最后反反復(fù)復(fù)地調(diào)整，往往欲速而不達(dá)。

通過多次失敗地嘗試，包括廣汽、吉利、奇瑞等很多研發(fā)單位得出結(jié)論：要出好的設(shè)計(jì)效果，不能脫離在油泥模型上的造型推敲，而反過來說，則對(duì)模型師的主動(dòng)形體塑造能力要求越來越高。

再個(gè)問題，就是在油泥模型開發(fā)過程中，為了追求縮短周期，設(shè)計(jì)師推崇少做或不做小比例油泥模型上的造型推敲，效果圖完成后直接進(jìn)行全尺寸油泥模型的制作，后果是往往因設(shè)計(jì)方案并不成熟，需在全尺寸模型進(jìn)行反復(fù)大尺度地調(diào)整，無法節(jié)省制作時(shí)間。例如我們?cè)陂_發(fā)某款SVU項(xiàng)目中，一開始在效果圖完成后，就直接進(jìn)入全尺寸油泥模型制作，在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)師從二維圖紙直接進(jìn)入三維造型，思維上對(duì)整體造型很難把握，出現(xiàn)整體比例失調(diào)的問題，后尾臃腫，后保出現(xiàn)明顯的下墜感，反復(fù)幾輪嘗試了約4個(gè)多月的時(shí)間，均效果不理想，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，最后還是返回推敲小比例油泥模型，不到一個(gè)月的時(shí)間，就將方案確定下來，順利進(jìn)入下一步的工作。

目前，各大主機(jī)仍然在造型開發(fā)階段，把小比例油泥模型的制作放在很重要的位置，與全尺寸油泥模型相比，小比例油泥模型在造型方案的快速塑型是其重要的工作重點(diǎn)和特性。

3 未來研發(fā)和用戶需求發(fā)展方向

面向未來，計(jì)算機(jī)建模在特定階段越發(fā)具有快速、精確等優(yōu)勢(shì)，但是與實(shí)體油泥模型制作相比，靈活性與人機(jī)交互等方面的差距還是比較明顯的，以目前的技術(shù)水平來講，對(duì)于想把設(shè)計(jì)做好的汽車企業(yè)，油泥模型還是不可缺少的環(huán)節(jié)，反復(fù)調(diào)整，不斷優(yōu)化微妙二復(fù)雜的造型曲面對(duì)于數(shù)字建模軟件來說，并不具備效率上的優(yōu)勢(shì)，在近期及以后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，車身設(shè)計(jì)還將采取油泥模型體現(xiàn)的設(shè)計(jì)思想創(chuàng)意、數(shù)字化優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和細(xì)節(jié)的合作方式，但最后的生產(chǎn)，還是要靠計(jì)算機(jī)落實(shí)到數(shù)據(jù)上去。

通過多次實(shí)踐表明，在模型開發(fā)的流程中，省略小比例油泥模型的開發(fā)，并不一定能縮短開發(fā)周期；相反，在小比例油泥油泥模型階段，往往因設(shè)計(jì)師思維由計(jì)算機(jī)操作轉(zhuǎn)向三維實(shí)物表現(xiàn)手段的切換，屬設(shè)計(jì)思維最為活躍的時(shí)期，通過小比例油泥模型，可將腦海的設(shè)計(jì)創(chuàng)意更加清晰和明確。由于小比例油泥模型成本低廉、見效快速、修改容易的先天優(yōu)勢(shì)，使得小比例模型的開發(fā)越來越受到大家的重視，特別是制作優(yōu)秀的小比例模型，能為后期的全尺寸油泥模型開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)，甚至在進(jìn)入全尺寸油泥模型階段的同時(shí)，仍同步推敲小比例油泥模型，促進(jìn)造型方案的進(jìn)一步成熟。

4 符合未來特征的模型研發(fā)設(shè)備和模型師技能建議

做設(shè)計(jì)與做造型最重要的要素不是軟件或設(shè)備，而是人，是由油泥和數(shù)模背后的設(shè)計(jì)師、模型師和數(shù)字師，這就像決定誰拍攝的照片好，不是由相機(jī)決定的，而是由手握相機(jī)的攝影師決定的，再好的攝影器材也比不上一雙善于發(fā)現(xiàn)的眼睛硬件設(shè)備如何發(fā)達(dá)和誰取代誰，一點(diǎn)意義都沒有，人不能局限于設(shè)備與技術(shù)，更不能被硬件所束縛，如何提高模型師的三維造型能力和設(shè)計(jì)素養(yǎng)、如何實(shí)現(xiàn)模型師與設(shè)計(jì)師、數(shù)模師的配合效果實(shí)現(xiàn)“1+1+1大于3”才更有意義。

設(shè)計(jì)師畫出草圖和效果圖，通過模型將這些圖立體化，制作出油泥模型，油泥模型是設(shè)計(jì)師紙上方案到真實(shí)車體的一個(gè)橋梁，是設(shè)計(jì)師思維與創(chuàng)意最形象最直觀的表達(dá)載體，它不僅提供了用來探討車身形態(tài)曲面和體量關(guān)系的空間，讓人可以真實(shí)地感受觸摸，還能準(zhǔn)確地檢驗(yàn)出設(shè)計(jì)方案是否滿足總布置尺寸要求、人機(jī)工程的要求和相關(guān)法規(guī)的要求，能夠進(jìn)行比較真實(shí)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。通過掃描模型提供點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行A面構(gòu)建，所以雖然數(shù)字設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已高度發(fā)達(dá)，但油泥模型在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中仍不可替代。

隨著特斯拉等一大批新能源汽車的出現(xiàn)，意味著新一輪的能源革命的開始，這項(xiàng)巨大的變革必定將對(duì)汽車開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生重大影響，只是有個(gè)時(shí)間差的滯后反應(yīng)，油泥模型這個(gè)環(huán)節(jié)也很難獨(dú)善其身，置身于這場(chǎng)革命之外。面對(duì)數(shù)字化以及新能源、新材料、無人駕駛等高新革命的沖擊，未來車型開發(fā)的重點(diǎn)必將發(fā)生顛覆性的改變，比如風(fēng)洞的要求可能降低、之前工程技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的車身造型問題開始得到解決、造型曲面有可能極度夸張、手工介入的程度開始減少等等現(xiàn)象，建議模型師的個(gè)人技能朝以下方向發(fā)展：

其一，提升模型的設(shè)計(jì)質(zhì)量。新時(shí)代的模型師，不單為設(shè)計(jì)師提供單純的技術(shù)幫助，還能給予設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)上的幫助，未來模型師數(shù)量上可能減少，但專業(yè)能力和綜合能力上要求更高，只有稱得上真正的三維設(shè)計(jì)師的模型師才能更有機(jī)會(huì)立足，也就是在模型制作的過程中，模型師提供更多的設(shè)計(jì)成分，主動(dòng)性地提供高質(zhì)量的設(shè)計(jì)輸出，而不是一臺(tái)“工具”，只會(huì)被動(dòng)地接受設(shè)計(jì)指令，最終影響并提升設(shè)計(jì)結(jié)果。

要做到這點(diǎn)，就要求模型師在造型設(shè)計(jì)上有更深的追求和藝術(shù)造詣，要多看、多想，善于思考和發(fā)現(xiàn)，不單能快速解讀設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作意圖，還能通過三維型面的推敲，促進(jìn)設(shè)計(jì)師創(chuàng)意思路進(jìn)一步地完善、升華。

其二，做到一專多能。不但需要精通油泥模型制作，還能操作數(shù)控機(jī)床、3D打印設(shè)備、數(shù)字掃描、獨(dú)立構(gòu)建數(shù)字曲面等多種技能，要求不但懂得模型制作技術(shù)，還能掌握油泥模型相關(guān)聯(lián)的技術(shù)專業(yè)，如油泥模型及樣車上所用RP件模型品質(zhì)管控、硬質(zhì)模型及展車制作技術(shù)等等，還有相當(dāng)?shù)拿缹W(xué)素養(yǎng)與設(shè)計(jì)造詣，從某種意義上說，他不單是模型師，還是設(shè)計(jì)師和工程師。

其三，就是要求模型師要有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，樂于接受新鮮事物，不斷用新知識(shí)、新技術(shù)武裝自己，接受新的調(diào)整，并善于思考，發(fā)掘新的手段和方式來革新現(xiàn)有模型制作技術(shù)。

比如在檢測(cè)手段上，早期是通過貼膠帶斑馬線來檢測(cè)模型表面的光順效果，效率比較低，目前則使用高光燈帶，電源開啟后，平行的高亮燈光映射到模型表面上，能快速檢測(cè)模型的表面質(zhì)量。

模型師通過激光水平儀所發(fā)出的垂直和水平的光線，快捷調(diào)整模型姿態(tài)和定位，這在以前，則通過傳統(tǒng)的尺寸測(cè)量或三坐標(biāo)打點(diǎn)檢測(cè)完成。

5 結(jié)語

汽車主機(jī)廠模型師技能對(duì)于汽車造型開發(fā)有著重要的影響，將關(guān)系到工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，希望大家對(duì)于油泥模型師這個(gè)角色有著更多的思考，也同時(shí)希望在中國(guó)汽車工業(yè)自主研發(fā)過程中各專業(yè)對(duì)汽車造型越來越重視，關(guān)注油泥模型師的需求和要求，從而促進(jìn)汽車油泥模型專業(yè)健康地發(fā)展，也使他們心無雜念，能創(chuàng)造出更多富有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的車型，成為一名新時(shí)代的創(chuàng)造者。