第31卷 第4期2009年8月
武汉理工大学学报·信息与管理工程版
J O U R N A LO FW U T (I N F O R M A T I O N ＆M A N A G E M E N TE N G I N E E R I N G )
V o l .31N o .4
A u g .2009文章编号:1007-144X (2009)04-0606-04
文献标志码:A
张江萍
(武汉理工大学艺术与设计学院，湖北武汉430070)
摘 要：着眼于乘用汽车的内饰功能和使用环境，对乘用汽车内饰材料进行了分类，提出了安全可靠、环保健康、舒适美观和经济可加工的乘用汽车内饰选材4个原则。通过将现代信息系统运行管理的研究成果与乘用汽车内饰材料的选材评价方法相结合，发现基于计算机系统的神经网络评价法、基于
数学模型的灰局势决策法和基于网络的交互式设计选材法，有助于乘用汽车内饰产品更具整体感、协调性和适应客户的个性化需求，并优化内饰模块的材料配备、加快模块的设计生产周期，为形成内饰模块和整车内饰的多样化设计提供决策。对未来乘用汽车内饰材料发展趋势进行了分析。关键词：乘用汽车；内饰；材料；神经网络中图分类号:U 465.9
D O I :10.3963/j .i s s n .1007-144X .2009.04.024
内饰收稿日期:2009-01-15.作者简介：张江萍(1968-)，女，湖北武汉人，武汉理工大学艺术与设计学院助理研究员.
1 乘用汽车内饰材料的类型
乘用汽车内饰件一般是指仪表板总成、座椅及扶手、车门内板、地毯和顶棚等零部件。乘用汽车作为一个可移动的生活与办公的环境空间，其
内饰空间的功能与布局越来越复杂，内饰件的品种也越来越多，如安全气囊等安全系统、视听设备系统、空调系统、照明系统以及导航系统等各种高科技装备。因此，现代汽车内饰已经是一个较为宽泛模糊的概念，是对汽车内部各零部件、装备和材料的统称。
乘用汽车内饰材料是按乘用汽车的空间范围来划分乘用汽车材料的，仅限于乘用汽车内饰件、装备及
其表皮装饰的设计和运用。乘用汽车内饰材料涉及乘用汽车工程材料和乘用汽车美容材料两方面，品种繁多，成分与工艺复杂，功能形式多样。按乘用汽车内饰件的结构层次与功能，可分为面饰材料、缓冲材料和内饰件骨架材料等3类[1]
。面饰材料主要有纤维材料、皮革、木材及再生纤维毛毡等几种材料，如表1所示；缓冲材料主要有P U 和P P 发泡材料等。面饰材料和缓冲材料在乘用汽车内饰中起减震、隔热、装饰、吸音和遮音等功能，对乘用车的乘坐舒适性起着十分重要的作用；内饰件骨架材料主要有金属材料、高
分子材料及各种复合材料，与面饰材料、缓冲材料
不同，内饰件骨架材料的作用主要在是否能较好地实现安全功能。如内饰件中最大的部件是仪表板总成，仪表板的组成材料特别是其骨架材料对安全方便地操作各种控件尤为重要；而座椅的骨架材料除传统的金属材料外，也采用长玻纤增强的聚丙烯材料，从而减轻质量和降低成本。车门内板的基材多为硬壳类如木质系、塑料系，要求有足够的强度。不论座椅的骨架材料还是车门内板的基材，其安全和满足功能要求是考量的最重要的因素。
表1 面饰材料类型及主要用途
材料类型主要用途机织面料坐椅、车门和窗帘经编面料车门、车顶、中柱和窗帘
割绒面料坐椅、车门
纬编提花面料坐椅、车门
非织造面料地毯、车顶、中柱和行李箱再生纤维毛毡前挡板的上部、中部及左右两侧；仪表板的左右两侧及右下护板；变速杆顶部；顶棚、后围和行李箱
汽车用皮革坐椅、车门和方向盘
汽车用木材
镶嵌在仪表板、中控板(副仪表板)、变速杆头、门扶手和方向盘等地方
按乘用汽车内饰材料的物理与化学特性，乘用汽车内饰材料可分为金属材料、纺织纤维材料、再生纤维材料、皮革、玻璃、木材、高分子材料及各种复合新材料，如表2所示。材料及其工艺决定着产品的质量和品质。随着环境保护意识的增强和乘用车的日趋高档化，研究寻可以回收利用、材质安全性高、加工方便和成本低的新材料、新工艺是丰富现代汽车内饰材料的重要手段和迫切需要。由于乘用汽车内饰非常直观，其真面目可以一览无遗，代表了整车的形象，孰优孰劣，不仅决定着乘用汽车的声誉与档次，也在很大程度上决定着人们选择乘用汽车的意向。目前，世界各大乘用汽车制造商都将内饰材料的研究提高到了与乘用汽车性能等同的地位[2-3]。
表2 乘用汽车主要内饰件和使用材料
材料零部件名称
聚丙烯P P 转向盘、杂物箱、仪表板下杂物盒、除霜器、防滑板、手操纵杆、主柱装饰和仪表板芯
丙烯腊-乙烯橡胶-苯乙烯A B S 仪表板衬、仪表板、前主柱装饰和控制台
聚氯乙烯P V C 仪表外壳、座椅扶手、车门和成型顶棚衬里
酚醛P E烟灰缸
聚酰胺P A百叶窗、刮水器齿轮和熔丝盒
2 乘用汽车内饰的选材原则
2.1 安全可靠性原则
乘用汽车的安全性能是摆在首位的。乘用汽车在运行过程中，由于各种原因都可能引起火灾，而易燃性的乘用汽车内饰物往往会加重火灾的程度。因此，乘用汽车内饰材料防火性能也包括在乘用汽车的安全性能内。选择和采用内饰材料的重要依据之一就是材料的阻燃性能。其次，由于内饰材料与乘员
接触亲密，其在乘用汽车运行中的可靠性和对乘员的保护强度也必须引起生产商的高度注意。
2.2 环保健康性原则
在乘用汽车内饰材料中尽可能地使用一种材料、天然纤维织物和可再生材料，对二氧化碳排放和能源消耗有着积极影响。在乘用汽车内饰件材料中使用一种材料或同类材料，可以避免多种不同材料的混用，以便产品回收和再利用[4]。如可再生材料的能量和二氧化碳平衡远远优于对应的人工纤维，尤其是开拓这些复合材料的减重能力。一个明显的益处是，从播种到形成天然纤维织物所需的能量总计仅为制造玻璃纤维织物所需能量的1/5。同时如车门内部的装饰面板等部件的重量也可以减轻。这样在乘用汽车的生命周期内省油，进一步减少了能量消耗和二氧化碳排放[5]。
乘用汽车内饰材料选用不当，会辐射出大量有害物质。相对于居室来讲，车内空间更小，有害气体在短时间内聚集浓度更高，可能会对健康造成更严重的危害。长期在这样的环境里驾车或乘坐便会产生失眠、恶心、胸部紧束感、咳嗽、免疫力下降、注意力不集中和爱流眼泪等不良的身体反应[6]，严重的会使人体造血机能受到损害引起再生障碍性贫血病，这些症状统称为驾车综合症。根据国外一项研究测试发现，由于车内空气污染，大约有65%的驾驶者驾车时会出现驾车综合症，其所引发的交通事故发生率远比长时间疲劳驾驶、酒后驾驶引发的事故发生率要高得多。目前，世界卫生组织已明确将车内空气污染与高血压、艾滋病等共同列为人类健康的10大威胁。
因此，乘用汽车内饰材料的健康性是选材的主要原则之一。
2.3 舒适美观性原则
乘用汽车的内饰与外观有很大的不同，外观主要体现他人的视觉观赏效果，内饰强调的是乘员的触觉、手感、舒适性和观赏性等，因此内饰的设计应更多地体现以人为本的原则，以适应人的多种需要为出发点，达到乘坐舒适、驾驶安全和便利目的，并且具有可观赏性。
为了使轿车车厢更加舒适和美观，车厢内的装饰材料有越来越高级的倾向。如座椅面料，中高级轿车大都采用手感柔和、调高雅的皮革、呢绒和丝绸等天然材料。此外，也有采用其手感与天然材料相似的细合成纤维丝无纺布做面料，普通轿车多数采用化纤纺织品。一些高级轿车车厢的装饰板还用贵重的胡桃木、花梨木等材料做成，嵌在仪表板总成、方向盘、变速杆和车门内板上，将车厢内部点缀得别有一番情调。
2.4 经济可加工性原则
内饰的选材和制造应考虑工艺的可行性及制造成本。材料价格是选材经济性的一个重要因素[7]。尤其是现代汽车工业的飞速发展，新材料、新工艺层出不穷，反过来也促进了现代乘用汽车内饰设计的进步。对乘用汽车内饰材料要求多为外观特性要求和功能特性要求。在外观特性方面要求可进行工程化
设计以及设计的工艺性；在功能特性方面要求可裁剪性、可成型性、轻量化、补强性、缓冲性、弹性回复性和可焊接性[8]。
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第31卷 第4期张江萍：乘用汽车内饰材料的发展趋势及选材方法
3 乘用汽车内饰的选材评价方法
乘用车的内部空间环境包含了各种内饰件及其他附属设备，功能、形态与结构相差很大，材料的选用既要达到内饰件的基本功能，也应遵循乘用汽车内饰材料的选材原则，更要符合整车的内部空间环境的整体统一。在汽车产品的开发过程中，多种材料都各自进行特定功能与环境适应性试验，必然会造成试验量非常巨大，从而延长产品开发周期和加大开发成本。在保证每个零部件的独立功能要求的前提下，多因素地判断某一种材料是否达到汽车产品的开发目标，显然具有相当大的难度。目前，国内外管理学的信息系统评价方法层出不穷，不胜枚举。比较常见的评价方法主要有多指标综合评价方法、指数法及经济分析法、数学方法、基于计算机技术的方法等几大类方法[9]。这些方法各具特点，由于评价对象中有很多因素是灰、模糊、不确定和难定量化的，单一使用难免存在缺陷。乘用汽车内饰材料的选材尤其如此。因此，传统的乘用汽车内饰材料的选材方法包括：试行-错误法、类比法、筛选法、信息反馈法、成本效益法、价值分析法和目标函数法等[10]，选材评价目标和手段单一，时间雪天行车
周期长，更不适应方便客户参与乘用汽车内饰的选材。建立汽车内饰材料数据库，探索和应用科学严谨的选材方法是汽车厂商面对竞争的迫切要求。
20世纪90年代开始在汽车生产过程中兴起的模块化生产方式，将汽车的车厢内饰件全部实现模块化，它有利于提高汽车内饰件的品种、质量和自动化水平，缩短了汽车的生产周期，使内饰件的生产商参与了汽车厂商的产品开发设计，整车厂商则以全球范围作为空间，进行汽车模块的选择和匹配设计，优化汽车设计方案。
在进行汽车内饰选材时，内饰件的生产商可以通过建立足够强大的硬件和软件数据库的神经网络，利用基于计算机系统的神经网络评价法在类型分类/识别方面的强大功能，对所生产的模块独立地从模块的工作目标、基本功能等因素出发，以面饰材料、缓冲材料和内饰件骨架材料为类别，从成型机理、成本、外观触感和安全健康各个方面，对生产模块的各种材料进行多项数据处理，通过神经网络的自学习、自联想功能，抽取样本所隐含的特征关系，同时发现材料的例外及不正常的输入数据，从而优化模块的材料配备，减少内饰材料的试验量，加快模块的设计生产周期，为形成模块的多样化设计提供决策。整车厂商则从整车内饰系统整合的角度考虑，应用该方法对各个模块与模块之间，以及模块与整车内饰环境协调进行评价，提出各个模块选用材料的匹配标准数据，以精确选用乘用汽车内饰的各种类型材料。
灰局势决策法、模糊综合评判法、层次分析法和集对分析法等都是基于数学模型的评价方法，通过对符合设定的某一车型内饰材料要求的材料信息，进行定量、定性或者定量定性相结合的分析评价和计算比较，得出不同材料组合替代方案的重要度，与基于计算机系统的神经网络评价法相结合，能更好、更快和更准确地为选择最优的材料方案做出决策。
基于网络的交互式设计选材方法，方便消费者、零配件生产商和配套企业以及整车制造商等多方都参与到乘用汽车内饰的选材与定制，既适应了客户的个性化需求，又大大地缩短了信息反馈周期，使企业在竞争激烈的市场中赢得了主动。
4 汽车内饰材料及选材方法的发展趋势
随着汽车工业的不断发展和乘用汽车市场的日趋成熟，乘用汽车内饰设计、材料和工艺水平也不断增强，消费者的消费观念也在不断改变，且日趋时尚。乘用汽车内饰向数字化、高科技化、高档化、安全环保化和舒适人性化方向发展。由于数码时代的来临，许多概念车的内饰设计元素(如按钮/按键、显示部分和背光设计等)都很像一些家电产品、电脑产品和通信产品[11]。其材料选用必然更加注重多种材质的应用、搭配，以及材料的高科技化。无论是纺织纤维材料、汽车用皮革、高分子及高分子基复合材料还是汽车木质内饰材料的开发应用，都可看到高科技的身影，纳米技术等高科技手段得到了广泛应用，新材料新工艺层出不穷。在轻型环保复合材料的使用开发上，奥迪公司用A M 系列镁合金研
制成一种一片式轻型压铸结构件仪表板，其技术现已相当成熟，早已被欧美乘用汽车工业界普遍采用。其显著的优点是在冲击试验中只能被撞弯而不会被撞断，表现出良好的抗冲击性能，而其重量则大大轻于原来的钢结构件，还可省去原来用钢结构件时所必需的许多零部件，其外表的材质美感更显高档[12]。从发展趋势看，基于塑料、钢等材料的仪表板将被镁合金压铸结构件取代。在车用皮革和木质内饰方面，合成革替代真皮、仿木质材料替代高档实木是发展趋势。开发天然真皮与天然名贵木材的替代品，对于改善生态环境和降低成本有着非常积极的意义。在纺织纤维材料方面，采用功能性与安全性统一的新型材料,
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根据不同部位的乘用汽车内饰织物要求，合理进行有关的纤维材料的混纺，实行优势互补，生产高性
能的新型材料，特别是无纺布的大量开发应用将是乘用汽车内饰织物的发展方向。总体上看，健康环保、轻质化、高科技化和可持续是未来乘用汽车内饰材料发展的必然趋势。
5 结论
现代乘用汽车内饰设计早已不再停留于对单
一零部件的设计开发，而是从整个内饰系统整合的角度考虑，并将系统集成设计的思想贯穿于整个设
计过程。体现在乘用汽车内饰材料的选择上，交互式定制设计法、神经网络法、灰局势决策法、模糊综合评判法、层次分析法和集对分析法等选材方法应运而生，这些先进的方法综合体现在内饰设计中将有助于乘用汽车内饰产品更具有整体感和协调性。不仅大大降低了设计开发和生产制造成本，而且有利于提高乘用汽车内饰件的质量和自动化水平，提高乘用汽车内饰的装配质量，缩短乘用汽车的设计开发和生产周期。这些选材方法是把现代信息系统运行管理的一些研究成果与乘用汽车内饰材料的选材评价方法相结合，综合乘用汽车内饰选材的复杂性、时效性等因素，提出系统的、科学的和高效的选材方法，是乘用汽车内饰设计管理的又一科技化的发展方向。参考文献:
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Z H A N G J i a n g p i n g :A s s i s t a n t R e s e a r c h e r ;S c h o o l o f A r t a n d D e s i g n ,W U T ,W u h a n 430070,C h i n a .
[编辑：周廷美]
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