通過使用 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程和 CAE 模板，我們減少了高達(dá) 80% 的 CAE 分析時(shí)間。

—— Yuichi Kondo， DENSO 項(xiàng)目助理經(jīng)理

汽車行業(yè)尋求創(chuàng)新

自一家大型汽車制造商在內(nèi)部制造每個(gè)零件以來，已經(jīng)有幾代人的歷史了。今天，全球有數(shù)百家公司參與生產(chǎn)，無論原始設(shè)備制造商 (OEM) 位于哪個(gè)國家/地區(qū)。多年來，這些公司中的每一個(gè)都找到了自己的工程自動化之路。

全球銷量第二大的汽車零部件和系統(tǒng)供應(yīng)商電裝株式會社（DENSO）也不例外。作為豐田集團(tuán)公司成立于 1949 年，它已成為幾乎所有領(lǐng)先 OEM 的獨(dú)立汽車零部件供應(yīng)商。它還適用于其他市場，包括家用取暖設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人。它是財(cái)富世界 500 強(qiáng)的成員，在全球擁有 200 多家合并子公司。它是許多世界最大汽車品牌值得信賴的供應(yīng)鏈合作伙伴。DENSO 還與其汽車合作伙伴在電動和混合動力汽車的研發(fā) (R&D) 方面密切合作。

帶有顏色編碼的 CAD 幾何圖形

仿真瓶頸

現(xiàn)在主要挑戰(zhàn)是提高汽車零件設(shè)計(jì)和仿真的生產(chǎn)力。甚至在軟件解決方案興起之前，設(shè)計(jì)人員就專注于幾何形狀并求助于分析師來測試和驗(yàn)證性能。然而，仿真團(tuán)隊(duì)總是比設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)小得多——這在開發(fā)過程中造成了瓶頸。

近年來，計(jì)算能力和軟件的進(jìn)步使得簡化流程成為可能。大多數(shù)分析軟件可用于在數(shù)小時(shí)而不是數(shù)天內(nèi)完成復(fù)雜的分析。但是設(shè)計(jì)組和模擬組之間的來回仍然存在。分析師澄清模型的各個(gè)方面或詢問結(jié)果（續(xù)）的情況并不少見 識別并糾正了設(shè)計(jì)問題，從而提高了整體質(zhì)量 消除了由于手動流程和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)人員修改形狀以獲得更好結(jié)果而導(dǎo)致的錯誤。上述瓶頸意味著每個(gè)周期可能需要數(shù)天或數(shù)周，具體取決于零件或產(chǎn)品的復(fù)雜性。

DENSO 項(xiàng)目助理經(jīng)理 Yuichi Kondo 表示：“我們在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中遇到 CAE 交付周期長的問題。” “溝通需要時(shí)間?！?Kondo 指的是設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 團(tuán)隊(duì)之間的來回交流，以創(chuàng)建初始分析請求、將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?CAE 系統(tǒng)、響應(yīng)多個(gè)查詢、創(chuàng)建和運(yùn)行仿真模型、生成分析報(bào)告并修改設(shè)計(jì)。當(dāng)團(tuán)隊(duì)接近解決方案時(shí)，通常會進(jìn)行多輪設(shè)計(jì)和測試，并在 CAD 和 CAE 格式之間來回進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換。這是公司多年來一直忍受的一個(gè)相當(dāng)大的工作流程瓶頸。

如果設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠盡早自行執(zhí)行基本仿真，仿真團(tuán)隊(duì)就可以騰出時(shí)間專注于更復(fù)雜的分析。

尋找前進(jìn)的方向

DENSO 一直是 Siemens Digital Industries Software 的長期合作伙伴，從使用 NX? 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造以及使用 Simcenter? 軟件進(jìn)行仿真開始。NX 和 Simcenter 是西門子 Xcelerator 軟件、硬件和服務(wù)業(yè)務(wù)平臺的一部分。

DENSO 使用 NX 模塊來支持從概念設(shè)計(jì)到制造的產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)方面，并且是一個(gè)集成工具集，可用于協(xié)調(diào)學(xué)科和保留設(shè)計(jì)意圖。DENSO 還使用 Simcenter 3D 進(jìn)行仿真，這是一個(gè)全面、完全集成的多學(xué)科仿真解決方案。Simcenter 3D 與 NX 共享一個(gè)通用平臺。

借助西門子工具，DENSO 看到了簡化設(shè)計(jì)和工程分析之間的傳統(tǒng)工作流程、統(tǒng)一學(xué)科的機(jī)會。對于仿真過程更為常規(guī)的組件設(shè)計(jì)和分析來說尤其如此。DENSO 的目標(biāo)是減少或消除新工作流程的迭代。

集成平臺方法

由于 Simcenter 3D 和 NX 共享一個(gè)公共平臺，幾何圖形可以從 CAD 無縫傳遞到 CAE 環(huán)境并返回。仿真模型與設(shè)計(jì)幾何相關(guān)聯(lián)，因此仿真模型可以很容易地根據(jù)對上游設(shè)計(jì)幾何所做的更改進(jìn)行更新。就其本身而言，主要零件與 CAE 模型之間的這種連接性為 DENSO 節(jié)省了大量時(shí)間，此前這些時(shí)間花費(fèi)在零件翻譯、團(tuán)隊(duì)之間的溝通以及這些迭代生成的所有必要文檔上。

受到這種改進(jìn)的工作流程的鼓舞，DENSO 現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)向另一個(gè)創(chuàng)新水平。該公司正在開發(fā)所謂的 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程。分析師了解模擬過程，這些過程對于某些類型的組件是可重復(fù)的。仿真團(tuán)隊(duì)捕獲建模和流程最佳實(shí)踐，并將它們打包到仿真模板中，供使用 NX 的設(shè)計(jì)師使用。這些模板要求設(shè)計(jì)者在模板生成 CAE 數(shù)據(jù)之前提供一些輸入。

與過去一樣，設(shè)計(jì)人員首先在 NX 中創(chuàng)建模型。但是，設(shè)計(jì)人員需要對模型的一些關(guān)鍵幾何特征進(jìn)行顏色編碼，例如可能存在狹窄混合的位置或模型將具有固定約束的位置。當(dāng)設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)備好分析零件性能時(shí)，會應(yīng)用有限元法 (FEM) 模板，該模板會根據(jù)模板中的一組規(guī)則自動創(chuàng)建 FE 網(wǎng)格。這是由幾何特征的顏色編碼控制的，以確保高質(zhì)量的網(wǎng)格。

具有從 SIM 模板定義的負(fù)載和邊界條件的完整仿真模型

接下來，設(shè)計(jì)人員應(yīng)用 sim 模板，該模板還使用幾何特征的顏色編碼來設(shè)置適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件和所需的模擬參數(shù)。

然后設(shè)計(jì)人員只需運(yùn)行仿真模型即可查看結(jié)果。根據(jù)結(jié)果?，設(shè)計(jì)人員可能會更改幾何形狀以減輕壓力或提高性能的其他方面，然后快速重新運(yùn)行仿真模板和分析以確認(rèn)結(jié)果。隨后的分析迭代進(jìn)行得更快，因?yàn)槟Ｐ鸵呀?jīng)用顏色編碼，所以設(shè)計(jì)師不需要做任何額外的工作。

“這是 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程的主要優(yōu)勢，”Kondo 說。顏色編碼信息是建模特征歷史的一部分，允許設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)選擇抑制它。當(dāng)設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)備好運(yùn)行仿真時(shí)，他/她可以取消對顏色編碼功能的抑制?！斑@讓設(shè)計(jì)師很容易理解和重復(fù)使用顏色代碼信息，”Kondo 繼續(xù)說道。

基于顏色編碼規(guī)則從 FEM 模板創(chuàng)建的 FE 網(wǎng)格

擴(kuò)展集成過程

Simcenter 3D 和 NX 集成過程也可以應(yīng)用于裝配。早期的測試涉及裝配中的 30 多個(gè)組件。目標(biāo)是準(zhǔn)備模型并執(zhí)行線性靜態(tài)分析。由于組件的每個(gè)組件都具有顏色編碼的幾何特征，因此組件中的總數(shù)可能非常大。即使幾何模型很大，仿真模板也可以根據(jù)顏色編碼準(zhǔn)確地設(shè)置整個(gè)裝配體的網(wǎng)格、邊界條件和參數(shù)。這在使用模板時(shí)提供了規(guī)模優(yōu)勢。

總體而言，DENSO 發(fā)現(xiàn)使用半自動模板系統(tǒng)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員為基本仿真和分析準(zhǔn)備模型具有顯著優(yōu)勢。設(shè)計(jì)人員只需設(shè)置一次顏色編碼，就可以根據(jù)需要進(jìn)行多次模擬。顏色編碼部分是分析師過去在創(chuàng)建仿真模型時(shí)需要手動編輯某些設(shè)置的區(qū)域?，F(xiàn)在所有這些細(xì)節(jié)都由模板捕獲并自動執(zhí)行，與原始流程相比，模型中顏色編碼的數(shù)量越多，代表該模型節(jié)省的時(shí)間就越多?！邦伾O(shè)置的數(shù)量越多，工作時(shí)間的減少就越多，”Kondo 指出。

DENSO 估計(jì)，通過使用集成流程，平均分析時(shí)間最多可減少 80%。減少部門之間的文件共享和其他通信意味著減少人為錯誤。該公司還注意到集成過程導(dǎo)致質(zhì)量提高，因?yàn)樵O(shè)計(jì)問題可以更早地發(fā)現(xiàn)并且可以在項(xiàng)目推進(jìn)之前得到糾正。

“通過使用 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程和 CAE 模板，我們減少了高達(dá) 80% 的 CAE 分析時(shí)間，”Kondo 說。

展望仿真數(shù)據(jù)管理

展望未來，DENSO 正致力于將集成流程的使用擴(kuò)展到數(shù)據(jù)和生命周期管理中。DENSO 使用 Teamcenter? 軟件進(jìn)行所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理，該軟件也是西門子 Xcelerator 業(yè)務(wù)平臺的一部分。在采用集成流程之前，主模型存儲在 Teamcenter 中，但分析師在 Teamcenter 之外使用單獨(dú)的存儲和管理系統(tǒng)工作。在這個(gè)系統(tǒng)中，模擬中的 CAD 數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)本身沒有被跟蹤。

“這個(gè)過程有兩個(gè)主要問題，”近藤繼續(xù)說道。“從 Teamcenter 導(dǎo)出和導(dǎo)入 CAD 數(shù)據(jù)需要時(shí)間和精力?！?分析師需要確保他們使用正確的幾何文件進(jìn)行模擬。需要手動跟蹤與 CAD 變體相關(guān)的數(shù)據(jù)。如果團(tuán)隊(duì)成員發(fā)生變化，通常需要重新開始并創(chuàng)建新的仿真模型。

“由于數(shù)據(jù)由個(gè)別分析師管理，新用戶無法找到由其他分析師創(chuàng)建的現(xiàn)有 CAE 數(shù)據(jù)，”Kondo 說。“因此，每次發(fā)生工程變更時(shí)，新分析師都必須創(chuàng)建新的 CAE 數(shù)據(jù)?！?/p>

新提議的工作流程是將所有不同的數(shù)據(jù)版本——模擬數(shù)據(jù)文件和相關(guān)模板——保存在 Teamcenter 中。這樣就無需在每次進(jìn)行分析時(shí)都導(dǎo)出和導(dǎo)入 CAD 數(shù)據(jù)。

使用 Teamcenter 提供了額外的好處。模型數(shù)據(jù)可以 JT? 數(shù)據(jù)格式查看，專為無需主機(jī)軟件（NX 或 Simcenter 3D）即可快速查看而設(shè)計(jì)。JT 文件與其代表的原始數(shù)據(jù)文件相比較小，有時(shí)小 50 倍。這使得不是常規(guī) NX 或 Simcenter 3D 用戶的團(tuán)隊(duì)成員能夠快速進(jìn)行設(shè)計(jì)審查。

DENSO 繼續(xù)推出 NX 和 Simcenter 3D 集成流程以及該工作流程的 Teamcenter 擴(kuò)展。它預(yù)計(jì)將繼續(xù)減少工作時(shí)間并提高早期采用站點(diǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量。

馬路科技（RATC）成立于1996年，作為西門子白金合作伙伴，是以三維測量、三維掃描、逆向工程以及三維打印等先進(jìn)技術(shù)為導(dǎo)向的科技公司?？蛻糁饕獊碜云嚒⒑娇蘸教煲约跋M(fèi)品等產(chǎn)業(yè)，馬路科技共有八個(gè)服務(wù)點(diǎn)，有超過200名專家提供在地專業(yè)技術(shù)支持及服務(wù)。