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NVH下線檢測(cè)（EOL）的現(xiàn)狀與未來(lái)

2020-03-07 00:30:33·  來(lái)源：“NVH下線檢測(cè)技術(shù)”公眾號(hào)  
　
寫(xiě)在前面的話我們知道，下線檢測(cè)技術(shù)紛繁復(fù)雜，涉及材料屬性、加工工藝、結(jié)構(gòu)裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)?；\統(tǒng)的討論下線檢測(cè)技術(shù)，將會(huì)超出作者的認(rèn)識(shí)范圍，并且失去特定的
寫(xiě)在前面的話
 
“ 我們知道，下線檢測(cè)技術(shù)紛繁復(fù)雜，涉及材料屬性、加工工藝、結(jié)構(gòu)裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)?；\統(tǒng)的討論下線檢測(cè)技術(shù)，將會(huì)超出作者的認(rèn)識(shí)范圍，并且失去特定的參考價(jià)值。 本文（及后續(xù)文章）僅對(duì)“滿足運(yùn)行條件的裝配完成品或半成品（主機(jī)、總成件或零部件），在（模擬）真實(shí)工況下，基于對(duì)振動(dòng)/噪聲等信號(hào)的識(shí)別手段，檢查是否存在不期望的NVH問(wèn)題的下線檢測(cè)技術(shù)”進(jìn)行討論。 ”
 
一、概述
產(chǎn)品性能持續(xù)提升，由研發(fā)創(chuàng)新和產(chǎn)線（EOL）檢測(cè)手段創(chuàng)新兩方面交互發(fā)揮作用，缺一不可。
 
近年來(lái)，對(duì)于汽車(chē)、家電、IT類(lèi)大眾消費(fèi)品而言，國(guó)內(nèi)外對(duì)NVH性能的關(guān)注持續(xù)升溫。各廠家均在研發(fā)上做了積極的資源投入，并取得了一定的創(chuàng)新成果。然而，新的問(wèn)題困擾著主機(jī)廠（OEMs）及零部件供應(yīng)商：實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品的高性能，如何落實(shí)到生產(chǎn)線產(chǎn)品上？
 
NVH下線檢測(cè)（EOL）作為主流的解決方案，在此發(fā)揮作用。
 
1.1 下線檢測(cè)的定義
下線檢測(cè)即在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)某種檢測(cè)手段，基于某種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別并確認(rèn)產(chǎn)品缺陷，以控制產(chǎn)品質(zhì)量的過(guò)程。
原則上講，所有產(chǎn)品都需要下線檢測(cè)?。m然實(shí)際上會(huì)有所不同）
注：圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
1.2        下線檢測(cè)的形式
下線檢測(cè)存在多種維度劃分方式，在線-離線，全檢-抽檢，手動(dòng)-半自動(dòng)-自動(dòng)等。其主要就是回答“通過(guò)何種手段，如何有效的區(qū)分OK/ NG產(chǎn)品？”這個(gè)問(wèn)題。
較為理想的方式是在線-自動(dòng)-全檢，但實(shí)際操作中，維度選擇將受到多方面的限制，例如，生產(chǎn)節(jié)拍、空間布置、檢測(cè)環(huán)境、檢測(cè)手段、判定標(biāo)準(zhǔn)、工況設(shè)定、甚至是預(yù)算與預(yù)期等。
注：圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
 1.3        下線檢測(cè)的流程
常規(guī)流程均包含了掃碼- 性能檢測(cè)（不限于振動(dòng)噪聲）- 數(shù)據(jù)對(duì)比（與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比）- 結(jié)果判斷（OK/NG）- PLC執(zhí)行分揀動(dòng)作等。
基于不同的定制需求，還會(huì)可能增加數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、典型故障識(shí)別和自學(xué)習(xí)算法等過(guò)程。（后續(xù)將討論自學(xué)習(xí)算法及故障庫(kù)應(yīng)用限制）
注：圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
二、NVH下線檢測(cè)的不同層級(jí)
在深入探討之前，我們需要對(duì)NVH檢測(cè)做進(jìn)一步解釋。NVH性能檢測(cè)大體分為三個(gè)層級(jí)：
  • 第一層級(jí)：量級(jí)相關(guān)（Level-based）檢測(cè)
聲壓級(jí)（dBA）、聲功率、表面振動(dòng)加速度/速度量級(jí)等屬于這一類(lèi)，對(duì)應(yīng)于NVH性能開(kāi)發(fā)的初級(jí)階段，主要以滿足國(guó)標(biāo)/企標(biāo)對(duì)產(chǎn)品NVH Level-based性能目標(biāo)的要求為主。該方法的應(yīng)用非常廣泛、相對(duì)成熟，而且不存在方法論層面的技術(shù)難點(diǎn)；
干擾聲/異響檢測(cè)、異常振動(dòng)的檢測(cè)等屬于這一類(lèi)，由于涉及到典型振動(dòng)/噪聲模式的識(shí)別，量級(jí)相關(guān)（Level-based）檢測(cè)所使用的單一或多個(gè)參量（SPL、FFT、Octave、Order等）的方法偶爾能應(yīng)用于簡(jiǎn)單的特定場(chǎng)景，不再具有通用性。
由于振動(dòng)/噪聲模式識(shí)別的復(fù)雜性，基于常規(guī)的NVH分析手段，很難將其量化，國(guó)內(nèi)的主流處理方式是：在生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留主觀評(píng)價(jià)工位和評(píng)價(jià)人員，基于“主觀評(píng)價(jià)+噪聲故障庫(kù)”的方式識(shí)別并剔除不合格品。（該方法存在的問(wèn)題，將在后文討論）
當(dāng)然，隨著主客觀評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)結(jié)合并加權(quán)多個(gè)客觀參量，針對(duì)特定的噪聲/振動(dòng)模式開(kāi)發(fā)公式/模型，從而將振動(dòng)/噪聲模式量化的方式在逐漸增多。（該方法將在后續(xù)文章中進(jìn)行討論）
品質(zhì)（尤其是聲品質(zhì)）相關(guān)的話題，已經(jīng)是國(guó)內(nèi)近十幾來(lái)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)話題，任何產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)聲品質(zhì)性能開(kāi)發(fā)的動(dòng)機(jī)和最終受益都不陌生，本文不再贅述。
品質(zhì)相關(guān)（Quality-based）的特點(diǎn)是：其不僅與產(chǎn)品性能本身有關(guān)，而且與因人而異的主觀的經(jīng)驗(yàn)、期望及認(rèn)知層次有關(guān)。模式相關(guān)（Pattern-based）檢測(cè)中提到的“基于主觀評(píng)價(jià)+數(shù)據(jù)庫(kù)”的方法不再適用。
要解決品質(zhì)相關(guān)（Quality-based）檢測(cè)的需求，首先需要在研發(fā)層面理解幾個(gè)問(wèn)題：“目標(biāo)群體的期望是什么”、“目標(biāo)群體對(duì)該產(chǎn)品的主觀評(píng)價(jià)是什么？”、“如何將主觀評(píng)價(jià)結(jié)果量化？。
目前看來(lái)，人類(lèi)在雙耳聽(tīng)覺(jué)、聲音的心理學(xué)表征、高層級(jí)聽(tīng)覺(jué)中樞加工過(guò)程及認(rèn)知過(guò)程等諸多領(lǐng)域取得重大突破之前（涉及物理學(xué)、生物學(xué)、心理聲等學(xué)科及其交叉學(xué)科），唯一可行的方案是在產(chǎn)品研發(fā)層面，通過(guò)一系列的主觀評(píng)價(jià)手段和客觀量化分析方法，獲取產(chǎn)品聲品質(zhì)性能的客觀評(píng)價(jià)模型/公式，之后將該模型用于品質(zhì)相關(guān)（Quality-based）的EOL檢測(cè)。即便如此，該方法也無(wú)法像Level-based檢測(cè)手段那樣，達(dá)到100%的檢出率，實(shí)踐表明，品質(zhì)相關(guān)檢測(cè)的理論檢出率一般不高于90%。（后續(xù)文章將會(huì)對(duì)該方法的理論及實(shí)踐意義進(jìn)一步探討）
三、發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)各主機(jī)廠（OEMs）及零部件供應(yīng)商，在產(chǎn)品NVH性能、研發(fā)實(shí)力、行業(yè)期望和技術(shù)提升欲望等多方面呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)，所采用的的NVH下線檢測(cè)技術(shù)手段也存在典型的差異?？傮w而言，可以分為以下幾種：
  • 基于單一/多個(gè)客觀參量的檢測(cè)手段
注意：這里提到的“多個(gè)客觀參量”的應(yīng)用，并未實(shí)現(xiàn)模型化，只是各參數(shù)有各自的判斷標(biāo)準(zhǔn)；
目前，該方法主要服務(wù)于“Level-based”層級(jí)，通過(guò)對(duì)采集的振動(dòng)和或噪聲信號(hào)進(jìn)行特定的客觀參量分析（SPL，F(xiàn)FT，Octave，Order等），并給出判斷。這將是當(dāng)前及以后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的主流方案，大部分企業(yè)都有所涉及。
需要特別指出的是，相對(duì)于“基于噪聲信號(hào)”而言，“基于振動(dòng)信號(hào)”的檢測(cè)手段，無(wú)聲學(xué)環(huán)境限制、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，備受企業(yè)青睞。但該方法也受到“振動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置不好選取”、“振動(dòng)-噪聲信號(hào)相關(guān)性不清晰”等技術(shù)限制，需要額外注意；
  • 基于“主觀評(píng)價(jià)+故障庫(kù)”的檢測(cè)手段
該方法主要服務(wù)于“Pattern-based”層級(jí)，受訓(xùn)的評(píng)審人員在生產(chǎn)線配套的靜音房/靜音箱內(nèi)，對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行噪聲主觀評(píng)價(jià)，與（聲音）故障庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，并給出判斷。該方法的優(yōu)勢(shì)在于：用人代替測(cè)試設(shè)備和客觀分析函數(shù)，解決了模式識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。但評(píng)審人員的判斷會(huì)或多或少的受到個(gè)人身體狀況、情緒、工作負(fù)荷、聽(tīng)覺(jué)自適應(yīng)過(guò)程（尤其是比較大的運(yùn)行噪聲環(huán)境）等因素的影響，導(dǎo)致檢出率不穩(wěn)定。實(shí)踐表明，持續(xù)工作時(shí)間越長(zhǎng)，檢出出錯(cuò)率越高。
  • 基于“公式/模型”的檢測(cè)手段
該方法是解決“Pattern-based”和“Quality-based”層級(jí)的理想方案。在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還比較少，僅在少數(shù)技術(shù)成熟的國(guó)外獨(dú)資/合資企業(yè)中有所涉及。其應(yīng)用的核心難點(diǎn)不在生產(chǎn)線板塊，而在于：研發(fā)板塊對(duì)所研究產(chǎn)品的聲品質(zhì)性能理解不足，無(wú)法獲取有效的聲品質(zhì)期望及主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，并缺乏主觀評(píng)價(jià)模型化技術(shù)。（后續(xù)將詳細(xì)討論主觀評(píng)價(jià)模型化技術(shù)）
注：柱狀圖僅指示各檢測(cè)手段的相對(duì)份額，不表示絕對(duì)占有率。
 
四、趨勢(shì)與未來(lái)
 
總體而言，“Level-based”層級(jí)不存在典型的技術(shù)難點(diǎn)，應(yīng)用廣泛且易于實(shí)施。近幾年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)+等新興技術(shù)頻繁出現(xiàn)在NVH下線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用之中，但其主要應(yīng)用場(chǎng)景仍限制在“Level-based”層級(jí)，及簡(jiǎn)化的“Pattern-based”層級(jí)。（后續(xù)文章將對(duì)此進(jìn)行解釋?zhuān)?br />  
“Pattern-based”和“Quality-based”層級(jí)的應(yīng)用，強(qiáng)烈地依賴(lài)研發(fā)板塊的技術(shù)支撐。只有充分理解振動(dòng)/噪聲模式識(shí)別和產(chǎn)品聲品質(zhì)，并掌握相關(guān)的模型化技術(shù)，才能形成客觀量化的公式/模型，并應(yīng)用于生產(chǎn)線板塊的下線檢測(cè)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，基于“主觀評(píng)價(jià)+故障庫(kù)”的手段必將被“基于公式/模型”的方法所替代。
 
未來(lái)，人類(lèi)在雙耳聽(tīng)覺(jué)、聲音的心理學(xué)表征、高層級(jí)聽(tīng)覺(jué)中樞加工過(guò)程及認(rèn)知過(guò)程等諸多領(lǐng)域取得重大突破之后，將全面解構(gòu)模式識(shí)別及品質(zhì)評(píng)價(jià)編碼，NVH下線檢測(cè)也將迎來(lái)新的革命，只是那時(shí)是否仍然需要“NVH下線檢測(cè)”是一個(gè)迷。
 
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