Inženýrský software pro automobilový průmysl

Výkonnost vozidla se týká celkových schopností, efektivity a funkčnosti vozidla a zahrnuje aspekty, jako je zrychlení, dojezd na baterie, bezpečnost, aerodynamika a správa vody, pokročilé asistenční systémy řidiče (ADAS), hospodaření s energií a teplem, hluk, vibrace (NVH) a akustika, pevnost a odolnost, ovládání vozidla a jeho ovladatelnost.

Výkonové inženýrství v automobilovém průmyslu se řídí obchodními požadavky a poskytuje komplexní optimalizaci systému prostřednictvím nepřetržitého virtuálního testování a sledovacího cyklu. Pomocí strategie shift-left se výrobci automobilů a dodavatelé snaží zajistit lepší obchodní hodnotu tím, že odhalí potenciální problémy v rané fázi vývojového cyklu. Využitím simulací v rané fázi procesu návrhu a virtuálním testováním, zda výrobky splňují požadavky, mohou včas odhalit problémy a odstranit je ve srozumitelném digitálním dvojčeti. Kromě toho mohou zkoumat alternativy návrhu již v jeho rané fázi, kdy je změna návrhu snazší a méně rušivá.

Multifyzikální simulace se týká analýzy více fyzikálních jevů systémů a jejich vzájemného působení. Cílem multifyzikálního inženýrského softwaru pro automobilový průmysl, který je řízen požadavky spotřebitelů a obchodními požadavky, je rychlejší navrhování bezpečných a vysoce výkonných výrobků. Umožňuje modelovat složitost, zkoumat možnosti fungování výrobků v reálných podmínkách a odhalovat potenciální problémy již v rané fázi vývojového cyklu.

Vezměme si například vývoj baterií pro vozidla, kdy konstrukční a inženýrské týmy musí integrovat elektrochemické, elektrické, tepelné a konstrukční inženýrství. Provádění izolovaných kampaní zaměřených na tyto samostatné atributy povede ke vzniku nadbytečných a někdy i protichůdných modelů a souborů dat. Místo toho vám použití multifyzikálního přístupu typu vše v jednom umožní přesně pochopit, jak budou komponenty fungovat při integraci s ostatními, a zajistí, že i první prototyp bude fungovat podle plánu.

Doba, kdy se testování systémů v automobilovém průmyslu provádělo na prototypech, je dávno pryč. Dnes se vývoj na konci cyklu V nezastavuje. Místo toho pokračuje v nekonečné smyčce pomocí historických dat, dat z testů a dat z používaných vozidel, aby vytvořil modely založené na testech, které definují vztah mezi vlastnostmi vozidla a jeho výkonem.

Dobrým příkladem je testování systémů založené na modelech (MBST). Řešení MBST je inženýrský rámec využívající tři klíčová řešení, kterými jsou virtuální modely, virtuálně-fyzické systémy a fyzické prototypy. Využívá data z testů k vytváření, ověřování a zlepšování simulačních modelů, identifikuje interakce prostřednictvím řešení XiL v různých scénářích a rozšiřuje data z testů o simulační modely pro fyzické prototypy. Výrobci používající řešení MBST jsou efektivnější, rychlejší a vyhnou se chybám při přenosu dat nebo následném zpracování.

Dalším vynikajícím příkladem je virtuální prototypování. Virtuální prototypování je účinná testovací metoda, která umožňuje prozkoumat alternativy sestavení vozidla před vytvořením fyzických prototypů. Konkrétně se zabývá výkonem v oblasti NVH a využívá analýzu přenosových drah (TPA) založenou na komponentech k rychlému vyhodnocení různých návrhů, což šetří náklady díky včasnému odhalení a kontrole problémů.

Tradiční konstrukční a inženýrské metody se potýkají s problémy dnešních složitých pracovních postupů. Využití umělé inteligence (AI) a strojového učení (ML) urychluje rozhodování, zvyšuje produktivitu inženýrských týmů a umožňuje vyvíjet inovativní výrobky v kratších časových horizontech. Řešení Simcenter je vhodné pro jakoukoli fázi vývojového cyklu a nabízí rámec pro použití umělé inteligence, který umožňuje využít historická data, vyhnout se chybám, urychlit analýzu a spolehlivě optimalizovat návrhy.

Například v autonomních systémech vozidel se AI a ML používají k začlenění lidského chování do vnímání stroje. Zatímco současné systémy autonomního vnímání vozidel se téměř vyrovnají lidským smyslovým schopnostem, zejména ve standardních podmínkách, v extrémních povětrnostních podmínkách a složitých scénářích zaostávají. Proces vytváření scénářů v řešení Simcenter pomáhá vytvářet kritické scénáře pro výrobce OEM a dodavatele v automobilovém průmyslu a zajišťuje soulad s bezpečnostními normami, jako je bezpečnost zamýšlené funkce (SOTIF).

Jediným udržitelným způsobem integrace systémů vozidla je přistupovat k návrhu a konstrukci jako ke kompletnímu ekosystému. To umožňuje výrobcům rychle přepracovat a znovu použít pracovní postup podle toho, jak se mění požadavky, a vyměňovat atributy mezi více oblastmi. Na úrovni procesů je klíčové splnit požadavky a zároveň zůstat ve spojení se systémem pro správu životního cyklu výrobků (PLM), aby bylo zajištěno, že se změny provedené v jedné oblasti projeví v celém systému. Systémové inženýrství založené na modelech (MBSE) při vývoji vozidel propojuje systémové inženýrství se zbytkem oblasti vývoje a zlepšuje spolupráci a rozhodování.

Vezměme si příklad z inženýringu elektrických pohonů. Elektrický pohon se skládá z elektromotoru, převodovky a výkonové elektroniky. K dosažení efektivního a integrovaného elektrického pohonu je třeba spolupráce více odborníků z různých oblastí. Proto je nezbytné opustit tradiční oddělené oblasti vývoje a podpořit mezioborové systémové inženýrství. Pouze propojený inženýrský přístup s integrovanými a opakovaně použitelnými pracovními postupy prostřednictvím řešení MBSE a digitálního dvojčete poskytuje výrobcům softwarový řetězec nástrojů pro inženýrský software pro automobilový průmysl, který umožňuje zvládnout stále rostoucí složitost návrhu elektrických vozidel, a to nejen výrobků, ale i procesu vývoje.