汽车座椅及内饰解决方案
一、座椅设计现状
汽车座椅在车辆所有零部件中成本居第二位，而面套是座椅结构中最复杂的部件之一，准确定义一个座椅的坐垫、靠背和头枕需要5000多份属性数据。尽管汽车座椅和座椅面套与汽车其他部件相比似乎没那么重要，但是消费者在购车时打开车门首先看到的便是座椅，而且座椅也是在购车之后一直对乘坐舒适性和车辆满意度带来直接影响的主要因素。
制造商永远希望以最快的速度将产品推向市场，不过对座椅及面套制造商来说，速度并不是最重要的——他们还需要考虑到座椅面套的外观和造型，因为这些因素直接影响消费者的购买决定。
1.1传统的2D为主的座椅护面设计方式
要想将高品质且价格具有竞争力的产品快速推向市场，制造商生产的每件座椅面套都需要尽快地做出样品，这样他们在整个流程的最初阶段就能够确定产品的成本和生产的可行性，在设计的最初阶段可以取得反馈意见。
不幸的是，许多汽车制造商和他们的供应商在座椅面套内饰开发过程中还使用大量的手工操作和过时的方法。汽车座椅面套是汽车行业中为数不多的依然采用2-D手工设计流程的零部件。传统的2-D座椅面套设计及生产方式需要大量的数据转换和口头交流工作，才能实现人与人之间、部门与部门之间以及不同软件之间的数据交换。这个过程会涉及大量的人员，比如创建座椅几何构型的造型师、负责样板的工艺师、缝纫师和座椅组装人员，以及其他一些人员。
因为所有的画线、物料清单（BOM）的建立、成本的评估、缝制工序的创建以及缝纫等都是手工完成的，因此这个过程非常耗时，而且很容易出错。此外，在这个过程中根本无法知道当前的设计会给生产及最终产品的成本带来怎样的影响。
此外，这种方式还涉及大量属性数据的管理，从而使整个流程变得更加复杂。这些数据主要用于面套的定义，包括缝线定义、材料、规格、缝线类型以及颜色等信息。
上述传统的2D为主的座椅护面开发方式效率低、易出错，无法满足实际中多项目、周期短的迫切需要。因此需要将行业专属的护面工程设计软件引入到商业化3-D CAD系统中可以让工程师创建一个CAD主模型。在这个主模型中，工程师可以准确高效地捕捉座椅内饰的整个数字化定义。通过3-D主模型，生产商还可以生成生产所需要的数据，同时将这些数据与供应商或客户进行共享。
1.23D为主的座椅护面设计的必要性
长久以来，生产商一直想建立一种更加有效的方法从CAD主模型中获取超过5000多份的数据，用于自动生成文档及生产数据。当前的3-D系统的问题是，它们可以提供所需的几何数据，但是很难创建用于完全定义一个座椅所必须的非几何数据。
大多数汽车零部件目前都采用3-D虚拟建模的方式进行设计，这样可以直接生成生产所需的数据。考虑到座椅设计的复杂性及一些公司开发团队全球性布局的特点，因此要想提升公司在全球汽车市场上的竞争力的话，其工程及设计团队需要能够轻易地实现信息和技术专长的发布和共享。在内饰设计方面采用相同的CAD 操作界面为工程师们提供了相同的设计流程，有利于信息、设计更改及最佳实践等方面的知识共享。
这个问题在供应链管理方面显得更加突出，因为交流的准确性对供应链管理来说至关重要。目前来说在OEM和一级及二级供应商之间还没有有效的数据交换方式。设计的草图和不完整的规格书在他们之间来来回回交换多次，导致很多重复工作。
最终，建立一个更加有效的设计流程的关键是提供一个CAD环境，所有几何及非几何数据都可以在单一的主模型中获取并关联起来，这样工程师及相关高层管理人员都可以创建并修改座椅面套产品的描述，以及生产与预算方面的数据。
Siemens PLM开发的Seat Design Environment（SDE）软件为汽车制造商及其供应商提供了一个3-D CAD工作环境。设计人员可以在一个3-D主模型中对座椅面套实现完全的定义，进而可以提高面套设计和加工的效率。而且可以根据座椅面套工程师的需求进行定制。创建CAD主模型可以省去大量繁琐的低价值纯人工工作，比如数据的重新输入、图纸测绘以及人工生成平面图样，这样工程师就可以将更多的时间用于设计及创新工作。
二、SDE汽车座椅及内饰解决方案
SDE是一个完整的座椅设计环境，通过使用三维CAD型面作为护面平面展开图（样板）的目标，从而最初的造型需求得到保证。
SDE围绕护面设计到制造过程，完全集成于CATIA V5, NX 和 Pro/E，由于三维环境下围绕单一来源主模型，造型到制造无缝连接。SDE的核心功能包括3D到2D的展开，已经经过汽车公司实际设计和生产所验证，另外SDE基于CAD的设计方法和制造也被广泛验证。
SDE基于3D模型的护面设计流程
SDE自动生成护面制造数据
2.1 SDE技术特点
?完全集成于三维CAD
SDE座椅设计环境提供完全集成于商业CAD系统的三维设计解决方案，包括Catia V5, NX和ProE。SDE直接从CAD模型运行，无需另外转换。事实上，所有的设计公司都正在转为三维CAD设计，护面、泡沫、结构及其他组都已经使用三维CAD软件来设计三维模型。
SDE通过增强或者扩展主流三维CAD的功能来使客户获益，SDE支持：
?高级曲面
?逆向工程
?参数化建模
?PDM和 ERP 集成
?包含变量和选项的装配件、零件的强有力管理
?造型
?PDM、ERP集成
由于SDE的数据是存储在CAD模型中的，无外部的文件，所以SDE数据能够被管理CAD模型的PDM系统轻松管理。事实上，SDE和所有的PDM系统兼容，无任何的差别或偏向，这样就能保证用户根据自己的需求选择最好的解决方案。另外，如果用户的PDM,DMU或者ERP系统需要的话，Siemens PLM公司的EnCapta技术可以使用开放标准的如XML的格式文件来表达SDE的数据。
?参数化设计流程及数据的重复利用
SDE是三维专业的设计环境，用于汽车内饰并且主要是用于复杂的汽车座椅系统的设计。SDE主要通过以下节省座椅研发时间和成本：
?捕捉完整而详细的三维座椅结构模型；
?捕捉护面材料、复合泡沫等的所有信息；
?捕捉缝线、样式、缝纫回针等所有信息；
?捕捉卡条和附件等所有信息；
?捕捉如加热/冷却系统，重量传感器，标签等硬件的所有信息；
?对上述所有信息排序、列表、查找；
?在下游对上述信息重用，生成BOM表、成本模型、生产计划、缝制说明、工程图、裁切文件、PPAP、ELV等；
?准确无误、快速地对设计进行修改更新。
SDE提供全参数化的设计流程，当设计中间任何一个参数发生变更时，其余与之相关的设计数据均能够自动进行更新。最终，SDE在三维环境下设计拥有巨大优势，通过保持三维护面定义与下游的二维数据如平面展开图（样板）相关联，可以在上游三维环境下完成更改，二维数据会随之快速自动更新，这样就能保证三维护面的主数据源定义简单、快速、一致。这样，关于座椅数据的所有管理如护面、泡沫、测试、生产计划、成本等都是同步的并且是准确无误的。
基于座椅结构的单一数据源主模型
SDE的基础是座椅结构定义，包括织物或皮革料片，缝纫或缝制线，衬背材料，卡条和附件，硬件如传感器、加热或湿度控制元件、标签、安全装置等都可以在设计最开始进行定义。在平行设计过程中，这一完整而详细的三维模型可以作为单一数据源的主模型而被不同的组如造型、护面、泡沫、结构等使用。
2.2 SDE模块功能介绍
SDE提供结构化的用户界面，符合座椅护面设计的工作流程，用户只需一步步按照正常的工作习惯进行操作，即可快速准确地完成护面的从设计到工艺到制造数据的全部工作，大大缩短了护面的研发周期。
SDE 模块式的用户界面
a) 护面设计
在使用SDE 做护面设计时，先定义护面，然后定义缝线，SDE 提供护面料片自动识别功能，从而得到各块料片定义。由于SDE 护面和曲面几何管理、缝线和曲线几何关联，因此如果护面或者缝线发生变化，只要重新拾取护面几何和缝线几何即可更新设计。
SDE 护面定义
缝线定义
b)材料属性
SDE包含自定义材料、缝纫线、缝制规范、缝针和缝纫机器等数据库，从而方便护面设计定义。另外，用户自定义的数据库可以通过使用XML技术轻松连
接，这样就可以直接使用用户的材料、缝纫线、缝制等规范。
护面材料数据库
护面缝制规范
由于SDE中缝制方法定义成了缝制规范（SEW SPECIFICATION）,缝针定义成为缝针规范。通过修改规范来得到不同的设计结果，另外，缝制规范、缝针规范
可以反复使用，方便设计修改过程。SDE支持众多的缝制规范，如下图;
SDE支持多种缝制方式
c)护面贴敷性分析和平面展开图生成
SDE能够快速评估护面贴敷时的松弛和拉紧状态，提供准确的平面展开图
（样板），这样就大大减少或者消除了手动制作样板的需要。SDE的贴敷仿真的
使用有15年的经验，仿真包括不同行业的各种纺织材料。SDE中的平面展开图
（样板）是基于曲面覆盖、材料变形（伸长率）和二维三维缝纫长度匹配性等得到
的样板的优化结果。例如，我们最早的一个客户在生产前就没有手工制作样板而是
使用SDE生成的样板图。
SDE贴敷性仿真
平面展开图（样板）自动生成
d)三维制造细节
SDE设计包括如三维缝纫放量（余量）、三维引刀口、缝纫长度计算等等三维的制造细节。这样，设计更改可以在三维主模型上直接更改，而这一更改可以在
下游的制造中迅速得到更新。举个例子，当选择“匹配缝纫长度”时，拥有相邻边
的两块料片在样板中该边是等长的，达到比拼的效果，得到的护面贴敷效果和展开图（样板）会更加精确。
SDE引刀口定义
匹配二维缝纫长度
e)标记
SDE提供众多自动标记功能，如在平面展开图中添加剪口几何、三维缝纫放量分配、对于孔的三维标记等等。以后，还会将一些如角斜接（corner mitering）的功能加入到SDE中，以为工程师节省更多的时间。
SDE样板图中引刀口显示
f)平面展开图爆炸视图
SDE提供平面展开图自动爆炸视图，这样就能轻松显示包括缝纫放量和剪口
的平面展开图。该爆炸视图能够用于缝纫说明和工程图纸的创建。
平面展开图爆炸视图
g)BOM表、成本、缝纫时间分析、重量
SDE提供直接从三维模型生成BOM表的功能，对于座椅模型的更改会同步的
传递给BOM表，BOM表会随之更新。BOM表可以通过XML，HTML，Word,
Excel, csv,等格式导出或发布。同样的，成本报告可以直接从SDE中生成，并且提供包括物料和人力等成本。成本报告可以通过常用格式导出或发布。
SDE BOM表自动生成
SDE 成本报告
h)缝纫工艺工程图，缝纫说明
SDE包含自动生成如缝纫工艺工程图和缝纫说明等的模块。所有的工程图中的数据都和三维主模型进行关联，所以如果在三维模型中有任何的修改，它会自动传递到所有相关的工程图中。如果有某些数据没有更新，SDE会提醒用户更新下游的制造文档。所有的文档格式都可以用户自定义以适应公司对于缝纫说明和缝纫工艺文件的标准。使用SDE功能来处理如XML, HTML, Word, Excel 和 CAD 工程图开放格式文件。
SDE缝纫工程图及BOM表格
i)缝制报告
SDE提供和三维环境相关联的缝制报告的自动生成，并且其中包含缝制顺序。缝制报告中包括制造步骤的完整顺序，并且包括如料片编号，缝线类型，缝制方向，回针规范等详细说明。
SDE缝制报告自动生成
三、SDE产生的效益
SDE基于三维座椅最终型面设计，提高设计研发效率，减少生成样板时间，无需手动制作样板。由于二维数据都是基于三维源数据得来，因此能保证设计数据和制造数据一致准确。基于三维源数据，自动生成工程图和裁切文件，工程图纸会随着三维设计的修改而随之更新，裁切文件可被Geber、Lectra等排料系统、自动下料机直接使用。给座椅设计制造用户带来的效益如下：
?显着减少整个座椅护面的研发时间
数小时内即可生成座椅护面的准确平面展开图
数小时内即可生成BOM和成本估算BOM，传统方法需要.2-3 周
提速 90% 在初始工程图交付，制造文档和造价分析
在处理设计更改和更新工程图节省时间达75%。
?SDE流程的优势
减少非生产环节，节的时间
使用更有效的设计更改/检验流程
提高多个生产场地的协作效率
提高设计初期的制造评估和成本统计
减少了物理样件的数量
?提升采购流程
准确的报价-减少了成本估算中的不确定性，从5%到2%。
与供应商和用户的数据传递及交流更好
更快的准确报价周期，准确的下料及原材料数据
对供应商更高的成本和质量控制 (基于对所有料片和零件的准确分析)
?在全球范围内方便地进行数据交流