【技术应用】多属性平衡和优化决定未来汽车性能开发的成败

今年西门子工业软件Converge2020大会的宗旨是Go Further and Go Faster。让我们拥抱远大的梦想，从而实现快速长远的发展。

的确，通过全球同事的成功案例和经验的分享，了解当前汽车行业最新技术动态，让我获益良多。就参加的汽车性能工程开发的专题研讨会写一点心得体会吧。我个人觉得多属性平衡和优化将决定未来汽车性能开发的成败。

汽车作为未来智能移动出行的重要一环，正朝着自动化，网络化，电气化以及共享化的新四化方向发展。也就意味着汽车研发正面临着巨大挑战，更严格的法规，电气化和智能化，降成本和上市时间的控制。这些挑战直指汽车性能工程，要求其减少排放和能源消耗，开发混合动力，优化热效率，延长续航里程，提高可靠性，建立技术领先地位。如何应对基于新四化的未来汽车的研发、生产和运营面临的挑战，西门子工业软件重新思考车辆开发流程以有效应对当前的挑战，多年来不断的发展，不遗余力地倾心打造了Simcenter仿真与测试平台以满足日益复杂的系统交互对汽车性能工程开发的影响。在管理机电系统发展的复杂性的同时应对创新挑战。西门子正向研发流程以基于模型的系统工程方法为基础和框架支撑，结合Simcenter工具组合作为仿真验证和实验验证，并基于Teamcenter管理平台形成正向研发体系，使得汽车性能工程做到真实，连续和探索创新。

图1 当前汽车性能工程开发面临的挑战

图2 西门子Simcenter仿真与测试平台策略

Simcenter仿真与测试平台能够高效集成产品设计与协同仿真、仿真与测试闭环验证解决方案，并贯穿整个汽车产品开发周期的各个环节。将工程设计流程从传统的以试验验证为中心的设计方法转变为闭环系统驱动的正向产品开发和验证的方法。

图3 西门子Simcenter闭环系统驱动的产品研发

在概念设计和造型阶段，对动力传动系统、空气动力学、电气系统和控制系统等进行整体建模，通过稳态、瞬态和频率域分析，以确定和优化系统的整体方案和架构。此阶段可以快速设定整车性能目标；并将设计目标分解到子系统和零部件上，进一步确定子系统和零部件的规格，保证子系统和零部件之间的兼容和匹配。在工程设计阶段，以CAD模型为基础，对产品进行动力学分析、机电液一体化分析、空气动力学和热力学分析、零部件的强度分析、疲劳耐久性分析以及振动噪声分析等。并在此基础上，利用多学科优化平台，确定子系统和零部件的形状和尺寸设计方案，确定系统装配和初步的加工制造方案。在试验验证和设计定型阶段，一方面利用数字样机进行“虚拟试验”，为物理样机试验设计最佳试验方案，另一方面可以最大程度的减少样机试验次数和现场发生故障的数量。通过试验与仿真相关性分析、混合仿真、混合路面、硬件在环仿真等技术，形成闭环的性能验证，以更好的性能，更快的速度，更具创新性的产品推向市场。

下图是Sicmenter在汽车行业领域的主要应用场景。Simcenter是一个完整的集成的仿真与测试平台，您可以在该平台下进行CAD设计，多属性性能的平衡仿真，如：强度疲劳，多体动力学，NVH，CFD流体，热管理和能量管理等等，还可以进行各种测试，如：NVH测试，疲劳测试，热测试等等，与仿真集成，形成一体化互联验证，从而真正有效的平衡和优化汽车的多属性性能，开发出满足客户需求的汽车新产品。

图4 Simcenter在汽车领域应用

下图是现代汽车变速器NVH开发的案例，该案例完美诠释了Sicmenter仿真与测试平台是如何高效地助力汽车产品研发的。

图5 利用Simcenter平台自动化的进行变速器NVH开发

总结：  高效、集成化、仿真与测试互联、多属性平衡和优化是汽车性能开发的发展方向，将决定汽车产品开发的成败。

§     高效、集成化，实现多学科协同仿真。

§     CAD与CAE无缝集成，实现高效的业务流程。仿真与测试互联，实现结果的相互验证，保证分析精度。

§     多属性平衡和优化平台至关重要。