汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率要讓製造模擬產(chǎn)生最大的效用，必須使用關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行快速測(cè)試，以找出更佳、更可靠的設(shè)計(jì)解決方案。自動(dòng)化的CAD關(guān)聯(lián)模擬模型建構(gòu)方法可提供數(shù)位連續(xù)性，快速解決設(shè)計(jì)變更和汽車(chē)變型問(wèn)題。
時(shí)代變了，汽車(chē)被賦予的意義越來(lái)越充滿智慧和未來(lái)感。如今控制一輛現(xiàn)代客車(chē)所需的程式碼行數(shù)甚至可能比商用飛機(jī)和Facebook還多，而且這還沒(méi)有將自動(dòng)駕駛納入考慮。這其中也許更重要的是設(shè)計(jì)和製造汽車(chē)所需的大量軟體。典型的汽車(chē)專案需要數(shù)千名工程師使用CAD系統(tǒng)定義幾何結(jié)構(gòu)，使用物理模擬工具驗(yàn)證效能，然後才能建構(gòu)任意實(shí)體原型，接著使用製造軟體來(lái)最佳化工廠營(yíng)運(yùn)和供應(yīng)鏈。
儘管有如此龐大的數(shù)位化基礎(chǔ)設(shè)施，汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率與汽車(chē)企業(yè)的期待仍然相去甚遠(yuǎn)。例如在完成設(shè)計(jì)階段性目標(biāo)後，汽車(chē)製造商平均要用數(shù)周的時(shí)間來(lái)建構(gòu)精細(xì)的汽車(chē)模擬模型，接著還要用另外幾周的時(shí)間來(lái)創(chuàng)建模擬和匯總相關(guān)模擬結(jié)果。這些延遲不僅影響汽車(chē)開(kāi)發(fā)的整體用時(shí)，也妨礙設(shè)計(jì)探索與設(shè)計(jì)創(chuàng)新。
試想一下，如果在學(xué)習(xí)鋼琴的時(shí)候，按下一個(gè)琴鍵，要等一個(gè)月才能聽(tīng)到所產(chǎn)生的音符，會(huì)是怎樣的情況？這就相當(dāng)於在使用模擬時(shí)，要看到產(chǎn)品的行為方式需要等待一個(gè)月。因此，要讓模擬產(chǎn)生最大效用，必須使用關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行快速測(cè)試，以找出更佳、更可靠的設(shè)計(jì)解決方案。
毋庸置疑，汽車(chē)OEM廠商非常希望讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和模擬團(tuán)隊(duì)更高效地展開(kāi)協(xié)作。實(shí)際上，世界各地的電動(dòng)車(chē)新創(chuàng)公司正在證明這種做法。在不使用數(shù)十年老舊工具和流程的情況下，借鑒軟體工程的做法，組織更加敏捷的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。乎普遍採(cǎi)用3DEXPERIENCE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境下無(wú)法提供的協(xié)作模式和工作效率。
透過(guò)將3DEXPERIENCE平臺(tái)與其設(shè)計(jì)模擬關(guān)聯(lián)性和自動(dòng)化網(wǎng)格、扣件和配置管理進(jìn)行完美結(jié)合，能夠?qū)⒛M模型的建構(gòu)時(shí)間明顯縮短多達(dá)五倍（圖1），並且還將繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)改善。
| 圖1 : 白車(chē)身（Body-In-White）模擬建模時(shí)間加快 |
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跨越隔閡，推動(dòng)數(shù)位連續(xù)性與協(xié)作
以車(chē)身工程為重點(diǎn)，我們?cè)趫D2中可以看到目前面臨的一些挑戰(zhàn)。首先，互不相連的工具鏈造成設(shè)計(jì)、工程與製造之間隔閡重重。以下是大多數(shù)OEM廠商的車(chē)身工程環(huán)境現(xiàn)狀的典型示意圖。
| 圖2 : 設(shè)計(jì)、模擬和製造工具的典型IT環(huán)境 |
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無(wú)法在設(shè)計(jì)與模擬間有效地維持模型可追溯性和連續(xù)性仍然是生產(chǎn)的一大障礙。3DEXPERIENCE平臺(tái)可為所有結(jié)構(gòu)屬性都提供統(tǒng)一的主模型（圖3），方便用戶自動(dòng)為碰撞、NVH和耐久性模擬衍生合適的模型，進(jìn)而解決這個(gè)難題。
| 圖3 : 從主設(shè)計(jì)模型我們能自動(dòng)為不同效能屬性產(chǎn)生模擬模型 |
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3DEXPERIENCE平臺(tái)能用CAD資料自動(dòng)創(chuàng)建有限元網(wǎng)格。從同一個(gè)設(shè)計(jì)出發(fā)，您能夠?yàn)楦鞣N類型的模擬管理不同網(wǎng)格密度和不同幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化（刪除倒圓角、忽略小孔等）的多種網(wǎng)格表現(xiàn)。這些網(wǎng)格與設(shè)計(jì)幾何結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，所以可以在修改幾何結(jié)構(gòu)後更新模型，不必重新創(chuàng)建分析屬性。還可以使用奠基於規(guī)則的批量網(wǎng)格劃分技術(shù)，自動(dòng)網(wǎng)格化由數(shù)百個(gè)殼體部件構(gòu)成的大型裝配。
典型的現(xiàn)代車(chē)身可能使用多達(dá)500個(gè)部件和5,000個(gè)扣件。後者的組成包括點(diǎn)焊、縫焊、鉚釘、螺栓和黏合劑，如圖5所示。
| 圖5 : 圖為典型汽車(chē)的扣件，例如點(diǎn)焊、縫焊、黏合劑、螺栓 |
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為了以最低成本實(shí)現(xiàn)效能，OEM廠商極為關(guān)注對(duì)扣件的佈局進(jìn)行最佳化。但是由於設(shè)計(jì)、模擬和製造團(tuán)隊(duì)分別維持獨(dú)立的扣件資訊庫(kù)，團(tuán)隊(duì)間資料經(jīng)常不同步或發(fā)生遺失。
此外，即便是在模擬部門(mén)內(nèi)部，仍然需要為不同的效能屬性管理多種扣件的表現(xiàn)。例如，NVH模擬中不需要針對(duì)點(diǎn)焊預(yù)測(cè)失效，但在碰撞模擬中就需要針對(duì)點(diǎn)焊預(yù)測(cè)失效。透過(guò)3DEXPERIENCE平臺(tái)，也可以為不同屬性管理多種扣件表現(xiàn)。
最後，同一車(chē)輛的多種配置可能需要針對(duì)同一需求展開(kāi)多次模擬。3DEXPERIENCE平臺(tái)能讓使用者根據(jù)汽車(chē)配置輕鬆地篩選設(shè)計(jì)，然後自動(dòng)產(chǎn)生合適的模擬模型。
需求驅(qū)動(dòng)模擬
從根本上說(shuō)，企業(yè)使用模擬的主因之一是預(yù)測(cè)產(chǎn)品效能對(duì)需求的符合度。物理測(cè)試的缺點(diǎn)不是成本過(guò)高，就是過(guò)於費(fèi)時(shí)，或者兩者兼具。隨著汽車(chē)的複雜性不斷增加，內(nèi)部要求、消費(fèi)者要求以及合規(guī)要求也隨之增加。例如，以下的示意圖展現(xiàn)過(guò)去50年中對(duì)碰撞安全需求的大幅增加。
| 圖6 : 對(duì)碰撞安全的需求隨著時(shí)間增加 |
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3DEXPERIENCE平臺(tái)能管理需求與模擬驗(yàn)證或物理測(cè)試驗(yàn)證間的反饋環(huán)路。在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中持續(xù)地將所有這些資訊都整合到統(tǒng)一平臺(tái)上，提升以更快速度制定更優(yōu)秀決策的可能性。
展開(kāi)模擬的另一個(gè)主因是在開(kāi)發(fā)中儘早地深入瞭解產(chǎn)品的行為和效能。透過(guò)使用模擬探索設(shè)計(jì)方案，能夠快速剔除低劣設(shè)計(jì)，聚焦於最有發(fā)展性的方案，這就是為什麼要將快速設(shè)計(jì)探索的工具整合至3DEXPERIENCE平臺(tái)的原因。
如今，在進(jìn)行正式設(shè)計(jì)審核前，NVH、耐久性和碰撞團(tuán)隊(duì)不會(huì)展開(kāi)協(xié)作。將資料統(tǒng)一在3DEXPEREINCE平臺(tái)上，就能夠持續(xù)不斷地分享不同的設(shè)計(jì)方案和對(duì)策。透過(guò)這種方法，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都能始終使用相同的資料，CAE團(tuán)隊(duì)也不必在上一個(gè)設(shè)計(jì)階段通過(guò)後，需要等到下一個(gè)階段才能驗(yàn)證彼此的方案。
這種跨職務(wù)協(xié)作自然地促進(jìn)多學(xué)科最佳化。在當(dāng)今的大多數(shù)OEM廠商中，資料與組織方面的重重隔閡，真正的多學(xué)科最佳化依然少見(jiàn)。3DEXPERIENCE平臺(tái)不僅能促進(jìn)前所未有的協(xié)作，也能為設(shè)計(jì)探索與最佳化提供緊密整合的用戶體驗(yàn)。可以在定義模擬模型的時(shí)候，直接最佳化形狀和大小參數(shù)，如材料屬性和測(cè)量厚度等。
總之，多個(gè)團(tuán)隊(duì)用多種互不相連的工具展開(kāi)工作的傳統(tǒng)方式，將難以在下一輪創(chuàng)新浪潮和競(jìng)爭(zhēng)壓力下生存。3DEXPERIENCE平臺(tái)可為解決這些挑戰(zhàn)提供下列主要價(jià)值：
* 為設(shè)計(jì)、模擬和製造提供統(tǒng)一的主模型
* 自動(dòng)化的CAD關(guān)聯(lián)模擬模型建構(gòu)方法可提供數(shù)位連續(xù)性，快速解決設(shè)計(jì)變更和汽車(chē)變型問(wèn)題
* 為不同屬性的模擬提供一體化的扣件管理和網(wǎng)格管理
* 針對(duì)設(shè)計(jì)探索和多學(xué)科最佳化的協(xié)同工程
* 透過(guò)儀表板展開(kāi)需求驅(qū)動(dòng)的模擬
隨著企業(yè)擴(kuò)大對(duì)汽車(chē)電氣化和自動(dòng)駕駛、碰撞、耐久性和NVH的投資，各部門(mén)需要在節(jié)省資源的同時(shí)提高生產(chǎn)力。儘管具備出色的結(jié)構(gòu)效能極為必要，但還不夠。現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是在以最低成本滿足所有結(jié)構(gòu)屬性的前提下實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的效能。
(本文作者Katie Corey為達(dá)梭系統(tǒng)SIMULIA內(nèi)容創(chuàng)作者；Deepak Goyal為SIMULIA航空航太與國(guó)防工業(yè)成長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)模擬顧問(wèn))
