任何以设计和制造汽车为生的人都会告诉你,这项工作并没有变得更容易。甚至在自动驾驶汽车进入市场之前,汽车制造商就面临着更短的设计周期、更高的产品可变性、越来越先进的电子设备和越来越严格的燃油标准。自动驾驶汽车只会增加这些挑战,特别是考虑到智能道路和城市需要支持它们。

当然,产品设计师和分析师都有一些优秀的软件系统,可以解决这些挑战。这些工程专业人员在没有产品生命周期管理(PLM)的地方会在哪里?或3D建模和高级仿真功能,有限元分析(FEA)以及汽车制造商和其他行业的所有其他工具?没有争辩说,制造业整体整体拥有比以往任何时候都更好的工具包,所以问题在哪里?

有问题的产品设计

有几个问题。考虑传统产品设计软件系统。这些系统在现在被认为是一种刚性,基于文件的数据库结构,这些系统向希望在设计项目上进行协作的部门提供了许多障碍,特别是当涉及多个设施和长距离时。在其他系统中可以使用之前,通常需要转换不同的文件格式,以最佳地制作数据管理繁琐。更糟糕的是,项目团队最终可能会在系统上工作,然后尝试将他们的结果散发成遗留软件,而不是为今天的快速移动业务景观设计。结果?昂贵的错误,失去的时间和错过了机会。

然而,挑战远不止于此。在大多数汽车环境中,建模和仿真功能在历史上是相互独立执行的。负责这些活动的个人通常使用不同的软件工具,其中一些是高度专业化的,并且是断开连接的。设计师用公司购买的CAD软件开发出零件或装配的3D模型,然后将他们的工作交给仿真专家,后者使用另一个软件包来分析设计。该过程在每个迭代或项目阶段重复,并在整个开发周期中持续。

达索Systèmes ' MODSIM解决方案集成了CAD和CAE软件功能。这使得一种无缝并行开发的精益工程方法成为可能,这种方法允许工程师体验他们的设计,从而预测复杂产品的行为。

最后一部分提出了刚才提到的一些相同的互操作性问题,并说明了另一个不幸的问题:它往往使设计人员不知情,不知道仿真是否显示了设计的合理性并提供了所需的结果。同样,这种竖井式的方法是浪费的。改进的机会丢失了,部门也被缺乏集成和互操作性的软件系统所束缚。

共同的目标

另一种选择是开发平台,提供集成的多学科能力,允许团队在复杂的工程问题上高效、无缝地协作。正如许多汽车公司所了解到的,另一种选择是拥有一个将建模和仿真结合成一个无缝解决方案的平台。其中一个解决方案——MODSIM——将CAD建模和仿真应用程序整合到一个集成平台中,它们可以无缝地一起工作,正如你从名字中猜到的那样。

使用MODSIM等解决方案,模拟和设计都在一个公共环境中进行,并共享一个数据模型,消除了在整个汽车设计界普遍存在的耗时的文件共享和数据转换。丢失或不完整的信息将成为过去,版本控制的问题也将成为过去。更好的是,来自不同部门、设施和国家的用户可以轻松实时地在项目上协作,在极大地压缩开发周期的同时,为改进设计提供了大量机会。

例如,一家汽车公司的团队成员抱怨说,他们的竖井建模和仿真方法不够好。在实现MODSIM之后,他们“直接观察到平台上的建模和仿真集成如何为开发有效的解决方案打开了一种新途径。”

另一家公司指出,采用“竖井式”方法,其团队的工作就像隔了一道墙,他们的合作理念就是来回传递数据文件。“我们目前使用的建模和仿真方法非常低效,”该公司的一名设计工程师表示。“团队成员有时必须到其他地方,只是为了达成共识。”

来自同一公司的结构分析工程师同意没有综合建模和模拟工具强制她和其他工具,以发展耗时的解决方法。她估计,设计和验证时间可以在许多组件上减少一半,同时也提高产品质量,同样重要,促进创新。

达索Systèmes将设计和仿真过程集成在单一环境中。先进的模拟解决方案包括使用Abaqus-XFlow联合模拟评估打滑轮胎性能的流固耦合,使用PowerFLOW计算气动阻力的气动模拟,等等。

她说:“一个集成的建模和仿真工具可以快速识别我们是否在正常的轨道上交付客户期望的产品。”“如果需要更改设计,可以立即进行,而不是几小时、几天或几周后。”

在这里,一个单一的平台提供的结果,在事后看来,是完全可以预测的。“MODSIM提供了在产品开发的早期阶段改善协作和提高效率的手段,”她补充说。“这代表了工程技术的未来。”

打破了范式

像MODSIM这样的解决方案不仅仅是附加的软件系统——它们能够实现设计、分析和工程过程的完全转换。由于端到端协作现在是可能的,每个部门都可以作为一个团队“体验设计”。概念会更快地充实起来,变更的“监管”将结束,看似无穷无尽的设计修订将降到更易于管理的级别,或者在某些情况下,甚至为零。

虽然MODSIM适用于广泛的行业,但汽车用户可以期待他们自己独特的一套好处。例如,一些CAD应用程序提供了生成参数化几何和轻量级优化设计的本地能力。它们还可以支持复合材料部件的开发,让设计师能够快速迭代各种汽车和卡车的结构。类似地,行业标准的FEA技术可以为通用汽车工作流程提供最佳的零部件和装配性能仿真能力。

现在,动力总成工程师将能够在单一平台内设计、模拟和优化部件,评估应力、强度、密封、耐久性和热工性能(包括振动),并在设计周期的更早阶段消除潜在问题,从而将物理测试减少到最低限度。轮胎工程师可以使用一系列的模拟工具来降低开发成本,提高道路性能,同样,使用集成环境可以极大地简化汽车轮胎的设计、开发和性能优化。

普渡大学印第安纳制造研究所(Indiana Manufacturing Institute at Purdue University)的执行主任拜伦·派普斯(Byron Pipes)形容MODSIM是“转型的”。他还说,它将在整个行业普及。时间会证明这两点,但从我的角度来看,我认为汽车制造商有很大的机会转向综合方法,利用他们的工程团队最好的技能和想法,同时削减开发成本,提高产品质量,降低风险。

这篇文章是由戴尔贝瑞,SIMULIA技术营销总监,达索Systèmes,约翰斯顿,RI。欲了解更多信息,请访问在这里


yabovip16.com科技简报》杂志

这篇文章首次出现在2021年4月的yabovip16.com杂志。

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