软件建模：运用在汽车制造的每一步

2022年05月10日

随着汽车行业的快速发展，汽车的研发周期也在不断的缩短，借助建模和仿真技术，很多车企现如今的新车研发周期已经大大的缩短，同时由于数据质量的提高，试制零部件减少，错误损耗降低，研发成本也在大幅度下降。在汽车行业数字化的进程中，汽车制造的各个环节都在进行着技术更新。

在激烈的行业竞争下，建模仿真技术在应用中飞速发展。

全生命周期下的仿真技术

新车的生产过程从最开始的几何建模开始，构建形状结构、尺寸、外观等几何属性，解决几何设计问题，逐渐发展成为物理建模，通过构建运动学、动力学的物理属性与产品相同或相近的数字样机的物理模型，解决数字样机在各种工况下运动、受力等物理仿真问题。

使用仿真技术之后，产品的开发周期缩短，应用仿真技术以后需要的样品相较于传统的做法，减少到原有的三分之一。而仿真技术在车身轻量化设计的过程中，在环保需求、安全法规、信息技术和人工智能的综合推动下，仿真技术大量运用于汽车安全领域，在汽车碰撞测试中，运用仿真技术再现碰撞过程，不仅仅是不再需要高昂的费用来支撑碰撞车辆的报废，同时也能够在仿真过程中，找到解决问题的关键点。在动力电池制造阶段，电池性能的评估和预测，可以通过一次性仿真来完成，基于电池制造过程的一致性仿真研究是实现动力电池数字化的关键。

仿真技术在汽车领域的运用已经从单一的阶段性设计性能模拟发展到产品的全生命周期。

汽车行业的数字孪生

数字孪生这个概念在提出的时候，给人的感觉更像是像是传统仿真技术的升级版，实际上就是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。

通过数字孪生技术可以打破固有设计导入传统，快速完成设计，并在不同的应用场景下对虚拟数字孪生进行测试。这相当于将常用于软件的敏捷开发推广到整个汽车研发。传统的CAD已经可以在设计阶段将车上的所有零部件进行组装，然后作空气动力学仿真和模态分析等，数字孪生技术在这基础上更进一层，具有外观光学、机械动力、硬件电路和软件算法等特征，供各个部门共同打造。同时数字孪生除了产品本体的虚拟映射外，还能提供虚拟的多维度的测试环境，以便设计人员更快速准确地做出各种设计决策。运用数字孪生技术甚至可以将简单的三维建模深化为针对ADAS属性的数字场景，dSpace、ADTF和Siemens的传感器仿真模型的已经有了相应的解决方案。

数字孪生不仅仅可以运用在汽车设计的过程中，同时也可以制造过程中建立制造车间的数字模型，实时同步数据，高效快速地完成调整，进行监控，有效的提高生产效率。特斯拉超级工厂就有对数字孪生的应用，规划和改造制造流程。而在汽车运营过程中，数字孪生也贯穿全过程，在查看汽车配置、模拟行驶和应用场景中给人以最直观的感受，同时在维修过程中也可以通过虚拟调试，更直观的查看各部件的装配关系、尺寸等，减少迭代过程中试错产生的实体制造次数、时间和成本，提高效率。