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CAE/模拟仿真 |
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基于VPD的创新与协同 |
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作者：MSC.Software公司 |
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众所周知，当今汽车工业的关键词是“创新”，通过创新才能建立品牌的差异化和竞争优势。VPD（Virtual Product Developing，虚拟产品开发）就是应需而生的一览子解决方案，它涵盖了从PDM到CAD/CAE/CAM/CAT的PLM全过程，通过支持产品开发全过程，且考虑费用、时间和风险等综合因素来驱动产品创新。
利用VPD可以使汽车制造业企业在如下方面持续受益：
□ 研究：用数字化样机研究所有汽车开发所应包括的性能；
□ 理解：用稳健性设计方法进行设计灵敏度的分析与确定；
□ 协同：利用仿真数据管理使不同的设计和开发部门及供应商实现协同设计；
□ 持续改进：利用虚拟产品开发成熟度模型（VPDMM）持续改进产品研发流程。
当开发团队理解了决定关键性能的因素、设计约束和限制以后，他们就可以提出新的设计方案，自由地进行产品研发和创新了，VPD的魅力也就逐步展现了出来。
基于数字化样机的研究
VPD的基础是模拟现实，“现实”是汽车基于物理样机构建和试验的过程。在构建物理研发过程中，减少时间和费用的目的在虚拟试验中可以更容易、更有效地实现。通过虚拟试验可以克服研发流程的瓶颈，使产品的质量和创新得到改进和提升。
通过捕获和确定仿真流程，设计研究可以更有效地进行。仿真流程的捕获和确定的价值在于使更早期的、更经常的和可重复的应用模拟仿真成为可能。同时，内嵌专家经验和客户化的、基于标准化和参数化的模板也使标准化的建模方法、分析流程和报告生成成为现实。
设计研究（性能分析）在研发创新中的另一体现是使设计部门的人员也参与仿真分析。MSC.Software公司通过内嵌于CAD的MSC.SimDesigner这一产品线支持这种需求，无论是只需要将一些基础级的模拟分析交由设计工程师来做，还是需要设计工程师或分析工程师在CAD系统中执行全方面的仿真分析，SimDesigner都可以完全胜任。
显而易见，通过使用VPD工具可以更快、更好地做出设计决定，但是如果需要验证整车的性能结果，数字化功能样机则是必不可少的。
图1 数字化仿真
为此，MSC.Software公司提供MSC.SimOffice这一整套的仿真软件解决方案，作为一个环境，工程师可以用其构建符合其设计要求的完整的数字化样机（图1）。MSC.SimOffice的功能基本涵盖了汽车结构设计领域所遇到的所有问题和矛盾，基于行业标准的MSC.Nastran、MSC.Marc、MSC.ADAMS等构成组件，MSC.SimOffice的分析结果是可信的、可重复的，且已得到了世界领先汽车生产厂商的普遍信赖，如：
□ MSC.Nastran：MCAE的行业标准，用于汽车工业结构分析；
□ MSC.Robust
Design：用于考虑车体结构参数随机统计分布的稳健性分析；
□ MSC.Actran：用于噪声领域的有限元分析；
□ MSC.Dytran, LS-DYNA：用于高级显式非线性瞬态动力学分析；
□ MSC.ADAMS：用于汽车机械系统动力学、运动学分析；
□ MSC.Fatigue：处理汽车行业中的各种疲劳问题；
□ MSC.Marc：用于高度非线性分析；
□ MSC.SOFY：先进的自动化建模专业工具；
□ MSC.EASY5：多学科系统控制仿真。
协同是必然的趋势
今天，产品开发团队经常需要跨公司甚至跨国家来进行产品研发。企业级的协同，包括供应链的集成是现在产品研发的一个必要组成部分。
企业如果能够将其虚拟产品开发流程和仿真数据管理自动化，同时，所有数据、仿真模型、虚拟试验和报告都可从供应商那里定期（比如以周为单位）获得并与总装厂实现协同设计开发和仿真分析，那么管理层就可以清楚地看到哪些设计目标达到了，哪些目标还没有达到，如何进行设计更改或者基于上一次构建的仿真模型和结果来评判是否存在性能下降的问题等，另外，供应商也可以知道他们的子系统与总体设计的符合度。每一个人都可以通过定期的虚拟样机构建来协同工作。
这样的情景可以通过企业级的仿真协作解决方案MSC.SimManager来变为现实。MSC.SimManager是一个基于网络门户的通过集成技术和数据进行流程和数据管理的系统平台（图2）。MSC.SimManager的基础构架包括一些必备的能力，例如与PDM相关的进入、修改控制、签署和通知等，同时还包括对仿真流程的捕获和自动化模板的建立、访问等。来自于MSC.SimOffice应用的模型、数据和测试相关的数据收集和流程执行将使用户不断拓展其设计研究领域，通过修改数据创造用于流程自动化的新模板，例如BMW公司就已经使用MSC.SimManager系统进行TGB级的仿真数据管理和流程管理，且产生了非常明显的效果和效益。
图2 MSC.SimManager数据管理平台
改进产品研发流程
定义一个制造厂商的技术路线图时，能否创造一个成功的产品研发环境是其本质和要点所在。技术、人员、流程和数据这四个组成部分的交互作用是影响成功的关键因素。
MSC.Software公司使用的虚拟产品开发成熟度模型（VPDMM）可以帮助汽车制造企业确定其当前环境的基准和在整个企业有效地应用VPD和改进路线及其优先级。
MSC.Software公司最近就对近300个汽车团体进行了VPDMM的评估。MSC.Software公司的VPDMM数据库使企业可以将其当前环境和业界产品研发流程的平均水平或最佳水平的比较成为可能。
现在，几乎每一个成功的企业都开始应用仿真技术精确地对存在的问题进行诊断。一旦经验被捕获，就可以通过仿真执行一个标准化的测试流程。下一步就是获得足够的经验和信心使用仿真分析作为设计冻结的依据。当达到这样的级别后，企业就拥有了一个很好的拥有模型构建、数据管理定义的流程，接着，就可以考虑准备应用虚拟产品开发做目标分解。如果最终可以做到优化VPD的流程，则可以在整个产品定义的各个阶段覆盖供应商的范围内很好应用VPD，同时，把“企业级”这个定义加以扩展，包括一个企业的海外分支机构、供应链，甚至客户，他们相互之间的协同和沟通通过VPD成熟度的提升可以做得更好。现在，VPDMM正在成为评估和衡量应用VPD成功程度的一个可操作的标准。 (end)
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(12/9/2005) |
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