在流程中，設(shè)計(jì)變更發(fā)生越靠后，更改成本越高，尤其是架構(gòu)方案。設(shè)計(jì)方案需要盡早，同時(shí)進(jìn)行更多評(píng)估決策；車身開發(fā)需要協(xié)同大量多專業(yè)約束及邊界，流程越靠后，各專業(yè)協(xié)同調(diào)整靈活度越低，車身與各專業(yè)協(xié)同也需要盡早的開展研究以充分挖掘方案潛力。

2023年4月18日-19日，在2023第三屆車身及內(nèi)外飾大會(huì)上。達(dá)索系統(tǒng)行業(yè)流程高級(jí)顧問徐建斌表示，大量車身開發(fā)工作前移到概念開發(fā)階段及之前成為趨勢(shì)，以提前評(píng)估、預(yù)測(cè)、發(fā)現(xiàn)和解決問題，并控制開發(fā)成本，縮短整體開發(fā)周期；概念階段車身具有設(shè)計(jì)可調(diào)整空間較大，車身設(shè)計(jì)變更頻繁等特點(diǎn)，傳統(tǒng)建模和仿真技術(shù)無法敏捷響應(yīng)車身概念設(shè)計(jì)流程的特點(diǎn)，通過創(chuàng)新的MODSIM建模和仿真一體化技術(shù)可以支撐車身概念階段高效開發(fā)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的車身概念方案快速建模及變更評(píng)估、優(yōu)化和選型。

徐建斌 | 達(dá)索系統(tǒng) 行業(yè)流程高級(jí)顧問

以下為演講內(nèi)容整理：

MODSIM是達(dá)索建模仿真一體化的技術(shù)，該技術(shù)如何快速提高前期車身開發(fā)的效率？以下將從四方面向大家展開介紹。

車身前期概念結(jié)構(gòu)開發(fā)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

在車身虛擬開發(fā)過程中，第一，設(shè)計(jì)發(fā)生的變革越靠后，架構(gòu)方案調(diào)整成本就越高，我們需要更多的設(shè)計(jì)方案，盡早的進(jìn)行評(píng)估和決策。

第二，車身開發(fā)需要協(xié)調(diào)大量專業(yè)的約束和邊界，我們與很多總布置或造型會(huì)有交互。如果在早期進(jìn)行各種多專業(yè)的協(xié)同開發(fā)，調(diào)整的靈活度就相對(duì)高，越靠后調(diào)整的靈活度越低。車身與各專業(yè)協(xié)同需要盡早的開展研究，以充分挖掘前期各種方案的潛力。

大量的車身開發(fā)工作前移到概念開發(fā)階段逐漸成為趨勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)在于可以提前預(yù)測(cè)、發(fā)現(xiàn)和解決問題，縮短開發(fā)周期，控制最終開發(fā)成本。

如下圖所示，在概念設(shè)計(jì)階段，首先我們有虛擬設(shè)計(jì)的初版模型，后續(xù)會(huì)有很多方案的變更，需要進(jìn)行架構(gòu)方案的優(yōu)化，最終在概念設(shè)計(jì)凍結(jié)后進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

圖源：達(dá)索系統(tǒng)

傳統(tǒng)的流程會(huì)涉及到不同的部門以及較多的軟件切換和傳遞，同時(shí)設(shè)計(jì)方式和建模方式效率較低，建模與仿真割裂導(dǎo)致耗時(shí)、耗力在仿真前處理工作。

在傳統(tǒng)建模技術(shù)下，車身概念模型方案變更不夠靈活，在比較復(fù)雜的方案變更中需要耗費(fèi)大量的人力進(jìn)行模型的建模以及車身結(jié)構(gòu)變更，導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更的周期拉長(zhǎng)。

同時(shí)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案需要手動(dòng)創(chuàng)建，并沒有做到全參數(shù)化，很難開展多學(xué)科性能的快速驗(yàn)證。最后性能歸攏到一起時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)方案間有很多沖突，導(dǎo)致前期的設(shè)計(jì)方案無效；非參數(shù)化的模型還會(huì)導(dǎo)致無法進(jìn)行更多更深的方案優(yōu)化和探索，但是如果沒有大量充分的設(shè)計(jì)和方案迭代，在進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)后會(huì)遇到較多的設(shè)計(jì)變更，其變更成本非常之高。

基于以上，我們希望把更多的工作前移到概念設(shè)計(jì)階段。

達(dá)索系統(tǒng)車身前期概念結(jié)構(gòu)高效開發(fā)方案

達(dá)索系統(tǒng)從最早的3D設(shè)計(jì)軟件，發(fā)展到3D DMU數(shù)字樣機(jī)，再到PLM 生命周期，再到現(xiàn)在的3DEXPERIENCE一體化虛擬孿生協(xié)同開發(fā)平臺(tái)，每十年便有一次技術(shù)理念的創(chuàng)新，來助力行業(yè)的數(shù)字化變革。

針對(duì)汽車行業(yè)我們有整套解決方案，從最前期到最后量產(chǎn)支撐企業(yè)的數(shù)字化研發(fā)。今天主要關(guān)注在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，在此通過概念設(shè)計(jì)幫助大家了解該技術(shù)的應(yīng)用。

不同于傳統(tǒng)方式中設(shè)計(jì)和仿真的割裂狀態(tài)，達(dá)索系統(tǒng)的建模仿真一體化技術(shù)從設(shè)計(jì)到仿真無縫打通，并對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行全參數(shù)化，以快速調(diào)整模型。仿真模型基于CAD模型全自動(dòng)生成，節(jié)省大量的仿真前處理工作，可以實(shí)現(xiàn)快速的方案驗(yàn)證；同時(shí)參數(shù)化的模式可以進(jìn)行多學(xué)科性能的驗(yàn)證和快速仿真驗(yàn)證；還可以進(jìn)行多學(xué)科的性能優(yōu)化和輕量化優(yōu)化。

我們還可以進(jìn)行車身快速多學(xué)科指標(biāo)的權(quán)衡決策，通過仿真模型的快速驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，在更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模的仿真迭代，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)。CAD模型本身就是CATIA模型，這個(gè)模型也可以做早期的概念協(xié)同設(shè)計(jì)，例如與總布置和造型進(jìn)行協(xié)同，基于CAD模型繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的深化設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程可以沿用CATIA模型進(jìn)行后續(xù)的工程深化設(shè)計(jì)。

達(dá)索系統(tǒng)的開發(fā)協(xié)作模式方案，在概念設(shè)計(jì)任務(wù)中，設(shè)計(jì)工程師與仿真工程師可以基于該技術(shù)實(shí)現(xiàn)更緊密的協(xié)作。甚至一些基礎(chǔ)的仿真，例如線性仿真，可以直接由設(shè)計(jì)工程師做；如果涉及到高階的，像碰撞、安全等專業(yè)的仿真，可以基于CAD模型自動(dòng)生成的仿真模型直接傳遞給仿真工程師，進(jìn)行快速仿真的求解。

總體而言，首先新的建模方式可以帶來更高效概念模型的生成，提升概念設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。第二建模與仿真無縫一體化，仿真前處理模型自動(dòng)生成，基本零耗時(shí)，可以提升性能驗(yàn)證的效率。第三我們直接沿用自動(dòng)生成的仿真模型提交優(yōu)化計(jì)算，設(shè)計(jì)工程師可以輕松進(jìn)行基礎(chǔ)的仿真，實(shí)現(xiàn)快速的迭代；高階仿真可直接沿用自動(dòng)生成的仿真模型，提交仿真優(yōu)化，提升專業(yè)仿真的驗(yàn)證效率。

當(dāng)流程走到概念模型變更以及驗(yàn)證階段后，基于全參數(shù)化的模型和MODSIM建模仿真一體化技術(shù)，可以快速變更設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案性能，提高驗(yàn)證效率、迭代效率和決策效率。參數(shù)發(fā)展模型還可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化軟件與優(yōu)化平臺(tái)結(jié)合，進(jìn)行多學(xué)科自動(dòng)優(yōu)化，充分挖掘不同參數(shù)和不同方案間的組合，獲取更優(yōu)質(zhì)的車身結(jié)構(gòu)。

達(dá)索系統(tǒng)MODSIM技術(shù)的應(yīng)用案例

目前，很多客戶在用達(dá)索系統(tǒng)MODSIM技術(shù)，主要進(jìn)行前期概念開發(fā)、多學(xué)科優(yōu)化以及輕量化的工作。

主要介紹下基于MODSIM技術(shù)，福特的概念開發(fā)流程和思路。福特有前期概念開發(fā)的部門，早期會(huì)有架構(gòu)研究，同時(shí)會(huì)有虛擬概念開發(fā)的VCS流程。

首先我們會(huì)有很多數(shù)據(jù)輸入，輸入可以是CAD模型，也可以是競(jìng)品車的數(shù)據(jù)，或者其他的歷史車型數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)輸入作為早期概念模型的構(gòu)建參考。前期進(jìn)行前艙局部的參數(shù)化模型構(gòu)建，研究局部模型的多學(xué)科性能。因?yàn)楦Ｌ鼗谄脚_(tái)化開發(fā)，所以概念開發(fā)時(shí)需要先優(yōu)化下車體，上車體用替代模型或造型去開發(fā)。

通過MODSIM技術(shù)，前面建立了CAD模型，CAD模型建立后，仿真模型全自動(dòng)生成；通過該技術(shù)可以快速驗(yàn)證不同的結(jié)構(gòu)方案的多學(xué)科性能。包括安全相關(guān)的正碰、側(cè)碰等，以及剛度模態(tài)。為什么是這些性能呢？因?yàn)檫@些性能與車身的框架結(jié)構(gòu)相關(guān)，強(qiáng)度更多是局部的性能，所以在概念階段更多定義框架性能。簡(jiǎn)而言之，這些性能如果有問題，到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，局部更改結(jié)構(gòu)很難達(dá)到效果，所以我們希望盡早把這些性能模型優(yōu)化，從而優(yōu)化出更好的車身框架。

VCS正式概念開發(fā)前期工作就是局部模型的研發(fā)，當(dāng)前面優(yōu)化后，我們正式進(jìn)入虛擬概念開發(fā)，通過MODSIM技術(shù)進(jìn)行多輪的優(yōu)化迭代。

首先會(huì)有三個(gè)下車體方案，上車體用類似的造型或結(jié)構(gòu)去模擬，集中精力優(yōu)化下車體平臺(tái)。有了三個(gè)MODSIM的CAD模型后，可以快速進(jìn)行多學(xué)科性能的評(píng)估。第一輪評(píng)估出來后，我們可以慢慢縮減評(píng)估下車體方案的目標(biāo)個(gè)數(shù)，最終選定或凍結(jié)下車體的概念方案。

下車體概念凍結(jié)后，下車體進(jìn)入了詳細(xì)的車身設(shè)計(jì)、進(jìn)行工程開發(fā)；上車體則進(jìn)入系列車型開發(fā)，再繼續(xù)用MODSIM技術(shù)，類似于套娃，把不同的上車體MODSIM的概念模型結(jié)合下車體已有的模型進(jìn)行整車級(jí)優(yōu)化。

通過MODSIM技術(shù)，福特在早期可以進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化、輕量化，以及早期概念快速的多平臺(tái)化的開發(fā)。

綜上所述，MODSIM建模仿真一體化技術(shù)，可以在早期提升車身工程、概念與詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率；在流程早期還可以介入整車級(jí)的性能評(píng)估和優(yōu)化，提升早期開發(fā)效率，縮短研發(fā)周期。同時(shí)可以通過大量的性能迭代、方案迭代，改進(jìn)對(duì)車身結(jié)構(gòu)的認(rèn)知、改進(jìn)車身產(chǎn)品的質(zhì)量。

（以上內(nèi)容來自達(dá)索系統(tǒng)行業(yè)流程高級(jí)顧問徐建斌于2023年4月18日-19日在2023第三屆車身及內(nèi)外飾大會(huì)發(fā)表的《MODSIM 驅(qū)動(dòng)車身前期概念結(jié)構(gòu)高效開發(fā)》主題演講。）

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