任何设计和制造汽车的人都会告诉你,工作没有变得更容易。即使在进入混合的自动车辆之前,汽车制造商也面临着更短的设计周期,更高的产品变异,越来越先进的电子产品,以及更严格的燃料标准。自驾车只会增加这些挑战,特别是考虑到支持它们所需的智能道路和城市。

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。

DassaultSystèmes的Modsim解决方案集成了CAD和CAE软件功能。这使得能够通过无缝的并发开发来实现精益的方法,使工程师能够体验其设计,以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。

利用Modsim的解决方案,仿真和设计都在普通环境中进行,并共享单个数据模型,从而消除了在整个汽车设计社区中如此普遍的耗时的文件共享和数据转换。遗失或不完整的信息成为过去的事情,以及版本控制的问题。更好的是,来自不同部门,设施和国家的用户可以实时地在项目上轻松地合作,为设计改进提供了许多机会,同时大大压缩了开发周期。

例如,一家汽车公司的团队成员抱怨他们的友好建模和仿真方法已倒闭。实施Modsim后,他们“首先观察到了平台上的建模和仿真的集成开启了开发有效解决方案的新方法。”

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。

DassaultSystèmes在单个环境中集成了设计和仿真过程。先进的仿真解决方案包括使用ABAQUS-XFLOF共模的流体结构相互作用,用于评估水渗透的轮胎性能,使用PowerFlow计算空气动力学阻力,以及更多的空气动力学模拟。

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,一个奇异平台提供了结果,即在后岛,完全可预测。“Modsim提供了提高产品开发早期阶段的合作和提高效率的手段,”她补充道。“这代表了工程的未来。”

打破范式

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。

而Modsim适用于广泛的行业,汽车用户可以期待自己独特的福利。例如,一些CAD应用程序提供生成参数化几何形状和轻量级优化设计的本机能力。他们还可以支持开发由复合材料制成的零件,使设计人员能够迅速迭代汽车和卡车应用的各种结构。同样,行业标准的FEA技术可以为普通汽车工作流程的零件和组件性能提供一流的仿真功能。

动力总成工程师现在将能够在单个平台内进行设计,模拟和优化组件,评估应力,强度,密封,耐用性和热性能 - 包括在设计周期中的振动,并消除潜在的问题,以最小化和常常消除物理测试。和轮胎工程师可以使用一系列仿真工具来降低开发成本并再次使用大量简化汽车轮胎设计,开发和性能优化的综合环境,提高道路性能。

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


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本文首先出现在4月2021号问题中技术简介杂志。

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