9月16-17日，由蓋世汽車主辦的“2021中國汽車座椅與內(nèi)飾創(chuàng)新峰會(huì)”于上海汽車城瑞立酒店隆重召開。中汽研（天津）汽車信息咨詢有限公司高級(jí)經(jīng)理秦麗蓬發(fā)表了《基于中國人體特征的汽車座椅舒適性研究》的主旨演講，內(nèi)容如下：
各位領(lǐng)導(dǎo)，各位行業(yè)同仁，大家下午好。我是秦麗蓬，非常感謝主辦方邀請(qǐng)有這個(gè)機(jī)會(huì)跟各位同仁交流座椅舒適性的問題。今天分享的題目是基于中國人體特征的汽車座椅舒適性研究，我們這個(gè)研究從某個(gè)角度來講也是從用戶角度做產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
這個(gè)項(xiàng)目我們從2018年開始做，經(jīng)歷這么多年做了很多事情，包括數(shù)據(jù)采集和假人建模，最終是從人的角度來提升產(chǎn)品體驗(yàn)。
在做這個(gè)項(xiàng)目過程中跟很多主機(jī)廠和汽車企業(yè)有過交流，尤其近幾年座椅舒適性大家越來越重視，有幾方面的原因吧，一方面是汽車市場(chǎng)逐漸由賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)為買方市場(chǎng)。另一方面近幾年用戶對(duì)座椅抱怨越來越多，我們想如何解決這個(gè)問題，還是應(yīng)該回歸到用戶本身，研究這個(gè)產(chǎn)品怎么去做。
我匯報(bào)的內(nèi)容包括幾個(gè)方面，首先研究背景，先說一下人機(jī)工程的意義，人機(jī)工程主要研究的是人車環(huán)境之間的關(guān)系，人機(jī)工程在我們國內(nèi)發(fā)展的非常滯后，包括標(biāo)準(zhǔn)和座椅舒適性模板還是SAE版本，其實(shí)不僅僅是座椅舒適性，包括智能座艙，自動(dòng)駕駛，人機(jī)共駕都涉及到人機(jī)工程，就是如何從人的角度思考和設(shè)計(jì)產(chǎn)品，讓我們的用戶體驗(yàn)變得更好。
其實(shí)座椅設(shè)計(jì)更多是統(tǒng)計(jì)學(xué)的問題，就是我們的座椅不可能滿足所有人的舒適性需求，只能滿足絕大部分人的需求或者滿足固定用戶的需求。
可能大家都在想一個(gè)問題，中國人體特征跟SAE模板有什么區(qū)別？我們采集了大量人體數(shù)據(jù)，也在用人體數(shù)據(jù)跟SAE模板做了一個(gè)對(duì)比?？梢钥吹接眉t色框標(biāo)出來的是有顯著差異的指標(biāo)特征，這里面會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了臀圍和小腿周長，其他都跟SAE假人模板存在非常顯著的差異。
除此之外，還有駕乘坐姿，這里影響因素非常多，包括身體尺寸，坐姿高度。另外影響坐姿因素還有駕駛習(xí)慣，歐美、日本、中國的駕駛姿態(tài)都不一樣。日本駕駛姿態(tài)會(huì)更靠后一些，比如說肘關(guān)節(jié)角度就會(huì)偏大。
我們跟很多主機(jī)廠也在溝通，在座椅設(shè)計(jì)過程中會(huì)經(jīng)過很多輪的評(píng)價(jià)或者校核，這里包括專家評(píng)價(jià)，工程師評(píng)價(jià)，消費(fèi)者評(píng)價(jià)，領(lǐng)導(dǎo)評(píng)價(jià)，最后一環(huán)是領(lǐng)導(dǎo)評(píng)價(jià)，如果領(lǐng)導(dǎo)覺得不舒服還要經(jīng)過很多輪的修改，但是領(lǐng)導(dǎo)評(píng)價(jià)并不能代表絕大多數(shù)消費(fèi)者的評(píng)價(jià)，比如說領(lǐng)導(dǎo)是很魁梧的身高，他所代表的就是他本身這個(gè)尺寸的人，并不能代表絕大多數(shù)的人。
另外，我們的實(shí)車做出來事后會(huì)收到消費(fèi)者反饋和評(píng)價(jià)，消費(fèi)者可能會(huì)反饋這個(gè)座椅不舒服，可能向研發(fā)部門提出來這個(gè)座椅是不是要改？但是研發(fā)部門是經(jīng)過很多輪校核，沒有問題的，到底要不要改也是存在一個(gè)矛盾，所以我們就采用大量中國人體數(shù)據(jù)來作為參考依據(jù)。
第二個(gè)是研究目的。我們的研究目的主要包括幾個(gè)方面，首先座椅設(shè)計(jì)流程會(huì)非常地長，包括主觀目標(biāo)定義，舒適坐姿定義，根據(jù)坐姿做相應(yīng)的支撐以及包括體壓試驗(yàn)，整椅試驗(yàn)，實(shí)車試驗(yàn)。我們提供的解決方案是在盡早期階段使用中國人體特征的數(shù)據(jù)來幫助發(fā)現(xiàn)問題，及早進(jìn)行改進(jìn)，這樣就可以規(guī)避后期很多的問題。
還有比如實(shí)車做出來之后，消費(fèi)者反饋會(huì)有很多問題，但是研發(fā)部門又覺得沒有問題，我們可以通過中國人體特征角度給出評(píng)價(jià)，到底是不是對(duì)中國消費(fèi)人群有不舒適性的問題存在。
第三個(gè)是研究?jī)?nèi)容。首先是整體數(shù)據(jù)采集，我們從2018年開始，持續(xù)一年多時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集內(nèi)容包括中國人體特征數(shù)據(jù)采集，收集人體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，構(gòu)建假人模型。還有舒適坐姿掃描點(diǎn)云提取坐姿數(shù)據(jù)，還有體壓數(shù)據(jù)，主觀評(píng)價(jià)等等。其實(shí)這個(gè)采集數(shù)據(jù)量不是特別大，我們采集了大概2000人的數(shù)據(jù)，這2000人能不能整體代表中國消費(fèi)人群的數(shù)據(jù)？我們通過兩個(gè)方面來保證這個(gè)代表性，首先在數(shù)據(jù)采集前，在樣本選擇的時(shí)候使用抽樣分布，就是使用身高作為輔助變量來進(jìn)行分層抽樣。其次是數(shù)據(jù)采集完成之后，根據(jù)各個(gè)指標(biāo)都進(jìn)行分布檢驗(yàn)來保證95%區(qū)間和5%誤差下來代表中國人體駕駛員的數(shù)據(jù)分布。
這是人體特征采集方法，采用點(diǎn)云掃描設(shè)備，姿勢(shì)包括兩個(gè)立姿和一個(gè)坐姿。左邊是點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過CATIA要求提取數(shù)據(jù)構(gòu)建假人模板。這里包括一個(gè)三維模板和二維模板。
其實(shí)百分位假人是有一些問題，我們看到左邊點(diǎn)線圖，紅色是百分位，當(dāng)身高是90%的時(shí)候，其他尺寸就會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，另外百分位假人中其實(shí)并不是我們現(xiàn)實(shí)中存在的人體，所以說會(huì)存在這樣的問題。根據(jù)這些問題我們構(gòu)建了新的假人模板叫做邊界假人，我們把所有的尺寸放在執(zhí)行橢圓里面，在邊界里面篩選出點(diǎn)來進(jìn)行校核。
第二個(gè)是舒適坐姿采集，舒適坐姿是有一些要求，比如說需要雙手置于方向盤兩側(cè)，眼睛目視前方，右腳放在油門踏板1/3處，左腳放在休息踏板，在最舒適的情況下收集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
這是我們根據(jù)采集到的舒適坐姿數(shù)據(jù)構(gòu)建舒適坐姿模型。這個(gè)主要用途有兩個(gè)，在最開始設(shè)計(jì)坐姿定義的時(shí)候，看設(shè)計(jì)什么角度，這樣可以提取不同人的舒適角度定義。另外是否符合中國人舒適性需求也可以做一個(gè)校核，這個(gè)方法我們是用瀑布式模型做的。
體壓仿真有限元假人，我們的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是在數(shù)模階段就可以評(píng)價(jià)出大概在什么范圍，我們根據(jù)中國人體體征數(shù)據(jù)構(gòu)建有限元假人模型，包括皮膚模型，骨骼和肌肉，所以能夠比較好的仿真出實(shí)際的人體體壓數(shù)據(jù)。
主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)時(shí)2000人在9輛車上，包括轎車，緊湊型SUV，中大型SUV等，主要依據(jù)是CP50，根據(jù)不同的區(qū)域采集主觀評(píng)價(jià)。另外主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分語義分級(jí)和等級(jí)打分。
體壓數(shù)據(jù)采集，這是2000人在不同車上采集所有體壓數(shù)據(jù)，就是他舒適坐姿下的體壓數(shù)據(jù)是什么。我們做了一個(gè)主要的分析，主要是對(duì)體壓區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，針對(duì)每個(gè)分區(qū)提取相應(yīng)的指標(biāo)，比如說平均壓力，最大壓力，壓力梯度等指標(biāo)再進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)分析。
這是用體壓數(shù)據(jù)和主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)做一個(gè)主客觀對(duì)應(yīng)分析，中間圖里面顯示是把舒適度轉(zhuǎn)化為不舒適度，不同的曲線代表不同人，這樣用一個(gè)邏輯回歸的方式擬合出曲線之后，它跟X軸交點(diǎn)，這樣就形成了體壓的推薦范圍，這樣就形成了最右邊，針對(duì)每個(gè)區(qū)域不同的體壓指標(biāo)推薦的范圍是什么樣的，這在前期設(shè)計(jì)階段提供參考。
基于這個(gè)我們構(gòu)建的模型可以做一個(gè)主觀評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)，就是盡量在座椅設(shè)計(jì)前期判斷出這個(gè)座椅存在什么樣的問題或者主觀評(píng)價(jià)能達(dá)到什么級(jí)別？跟主觀定義的時(shí)候能不能對(duì)得上，我們把體壓數(shù)據(jù)和主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)用另一種方式做了主客觀的對(duì)應(yīng)，這是用生物學(xué)習(xí)，現(xiàn)在主要是用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建，這樣的話，在用有限元假人得到體壓數(shù)據(jù)大概分布之后，可以用這個(gè)方法，大概預(yù)測(cè)出這個(gè)座椅主觀評(píng)價(jià)分值在什么部位。
最后是數(shù)據(jù)分析的發(fā)現(xiàn)。SAE假人與中國人體特征之間到底存在哪些差異？首先是身高差異，SAE身高肯定會(huì)比中國人體特征高一些，但是坐高中國人體會(huì)比SAE高一些，這也符合我們長時(shí)間認(rèn)知，亞洲人可能腿短一些，上身比較長一些。從圖中整體來看，紅色線點(diǎn)是偏離中國人體特征分布，說明他們之間存在比較大的差異。
這里有三個(gè)柱狀圖和曲線圖，下面是針對(duì)95%百分位男性假人，藍(lán)色是SAE，綠色是中國，紅色是差異率，從小到大排序之后，橫坐標(biāo)就是人體尺寸，可以看到最下面差異從小到大是變化的，到中間是50%的假人就不是從小到大變化，對(duì)5%女性假人變化來說變化更為復(fù)雜。
這是SAE假人模型，一個(gè)是中國百分位假人模型和邊界假人模型。右邊曲線也可以看到各個(gè)角度存在一定的差異性，說明使用模板代表性不一樣，校驗(yàn)出來的模型也不一樣。
這是舒適坐姿角度差異，黑色柱是以往研究中不同學(xué)者在國外采集到的人體數(shù)據(jù)得到的舒適坐姿角度分布，紅色是中國人體數(shù)據(jù)坐姿分布，主要是男性、女性和不區(qū)分男性女性坐姿分布。
對(duì)于舒適坐姿來說，到底什么因素在影響我們的坐姿？我們分析了幾個(gè)因素，首先是性別，總體來看對(duì)各個(gè)角度來說性別對(duì)大部分角度有影響，對(duì)于不同的車型有不同的影響，總體來看性別對(duì)舒適坐姿會(huì)有比較大的影響。其次是地域，從表中來看也是有顯著性影響，總體來看北方人會(huì)采取舒展性坐姿，而南方人會(huì)采取偏往前的坐姿。另外我們對(duì)年齡和體征因素做了分析，我們分析后發(fā)現(xiàn)身高，體重，坐高和坐姿間高，這四個(gè)因素影響舒適坐姿角度變化。
好，我今天的分享內(nèi)容主要是這些，基于中國人體特征舒適性方面也特別希望跟在座各位專家做更深入的交流與合作，謝謝。