13-斩断汽车研发羁绊

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1、第三届中国汽车车身开发与模具制造技术论文集斩断汽车研发羁绊——协同技术在行动安世亚太EBU在汽车的设计、生产、制造过程中，基于CAD/CAE技术的虚拟样机代替物理样机实验已经得到了广泛的应用，在提高汽车的产品质量、降低研发费用、缩短汽车投放市场的时间等方面起到了非常显著的作用，可以全面提高汽车生产厂商的生产力和竞争力。汽车是科技含量极高的产品，许多技术问题的CAE分析可能涉及到各种各样的分析类型，涉及到完全不同功能的软件，如ANSYS、LS-Dyna等，在汽车设计的各个环节起到了非常重要的作用，成为汽车行业不可缺少的技术手段。汽车产品开发过程中的CAE分析主要包括：一般性结构分析（刚度、强度

2、等）；噪声、震动、平顺性分析及操纵稳定性分析；结构耐久性分析；整车碰撞分析；传热及热应力分析；流体动力学分析；钣金成型分析等。汽车开发中涉及到众多的CAE分析类型，同时就对分析的协同提出了要求。这里所说的协同，包括软件之间的协同，人与机器的协同以及人与人之间的协同；也包括将企业内各团队集合在一起以及协同外部（包括客户与上、下游之间的协调等）关系。1企业级协同企业里拥有的软件产品和系统越来越多，同时带来很多问题。怎么整合这些软件系统，实现系统、部门、上下游厂商间的协同；怎样保持数据的唯一性和有效性；怎样以项目管理为中心进行研发工作；工作流和数据流怎样保存和管理；企业的智力资产如何保留；数字样机

3、怎样重复利用；标准体系如何建立；多学科优化如何进行。因为这些问题，协同研发制造成为必然。一些企业目前开始涉及这块业务并积极寻求策略，以求解决企业的“燃眉之急”，例如，安世亚太正式提出的一个企业级协同研发平台架构——PERA，还有MSC.Software的仿真数据管理（SDM）SimManager，UGS公司的产品生命周期管理解决方案（PLM）Teamcenter等。这里以安世亚太的PERA为例，介绍协同研发平台的内容。PERA根据企业的全新要求，在基于J2EE的基础上集成了三个子平台——Workbench、Fiper以及任何一种PDM，整合了研发相关的所有工具，形成了一个基于网络的分布式企业

4、级协同研发平台，其集成架构见图1。该平台将设计模型管理、研发技术管理、研发流程管理、多科学优化、多物理场仿真、仿真数据管理及智力资产管理融于一身，并充分利用企业分布式硬件资源和网络计算资源，支持企业任何场合的研发活动。100第三届中国汽车车身开发与模具制造技术论文集图1PERA的集成架构PERA提供了一个高度柔性的软件基础结构，设计工具、仿真工具、优化工具和成本模型等工程工具都可以作为分布式服务的提供者或服务请求者运行在该基础之上，利用基于WEB技术在不同操作平台上交叉分布。这些工具如CATIA、UG、Pro-E、Solidworks等设计工具，各种MCAE软件（ANSYSMachanica

5、l、LS-DYNA、Nastran、ABAQUS等）、CFD软件（ANSYSCFX、Fluent等）、CEM软件（FEKO、EMAG等）及耦合场软件（ANSYSMultiphysics、AUTODYN等）等场分析工具，液压、控制仿真工具Easy5、CADENCE等，成本估算、重量估算工具，多学科优化工具iSIGHT、DesignXplorer等。PERA迎合了现代企业研发活动的特点，围绕企业协同仿真环境实施和产品研发中的具体问题所提供的解决方案，配合企业的研发活动实施专业咨询与服务，加速企业的信息化建设与产品研制创新，帮助企业从研发羁绊中解脱出来。2CAE分析协同在具体的整车开发项目中，工程

6、师一般需要不同的CAE软件来完成不同类型问题的分析。这给工程师带来了很大的负担。众所周知，CAE分析中工作量最大的是前处理阶段，前处理阶段主要指网格划分工作。一辆整车，上千个零件，需要工程师在最短的时间内将网格划分完毕。一般来讲，网格划分时间占用了整个分析时间的80％以上。在不同分析中工程师所采用的网格标准和文件格式不同，对同一个部件进行不同的分析时，往往需要工程师分别进行网格划分。这种工作占用了大量分析工程师的时间，工程师无法进行多种模式的改进分析，只能根据个人经验，选择可能是比较好的一两个方向进行改进分析。这大大限制了CAE软件的应用效率。由此引发的CAE分析协同，在不同方式、不同层次上

7、解决了汽车CAE技术应用中的瓶颈问题。Multi-Physics，这个概念是ANSYS早就提出，并且一直坚持的。众所周知，ANSYS的分析功能横跨结构、流体、电磁，是目前在多物理场耦合方面走的最远的CAE方案提供商。ANSYS在收购了流体软件CFX之后，开发了ANSYS结构分析和CFX流体分析之间的流固耦合功能。这样，ANSYS不仅在求解器功能上能够使工程师分析不同类型问题时可以协同工作，还开始了软件协同的开