用户案例集锦

利用仿真 App 推动汽车产品开发

利用仿真 App，Mahindra & Mahindra Limited (M&M) 的产品开发部门加快了他们的产品开发生命周期，同时促进了制造、设计和计算机辅助工程 (CAE) 团队之间的协作。在 2018 年，我们介绍了 M&M 如何通过将仿真 App 应用到他们的开发工作流程中来获益的案例。现在，我们来看看他们近年来的体验如何......

作者 Aditi Karandikar
2021 年 9 月

产品开发是一个具有时效性的过程，一些汽车公司，如印度汽车行业的跨国原始设备制造商 Mahindra & Mahindra Limited (M&M)，正在不断地寻找创新方法，以缩短产品开发生命周期并领先竞争对手。通过减少对样机制作的依赖，仿真在这一过程中扮演着至关重要的作用，而这又缩短了所有产品的上市时间。

然而，即使在加入仿真之后，产品设计也可能会占用大量时间。设计人员需要快速评估新概念，但由于分析的复杂性，这可能难以实现。CAE 团队对设计进行评估后，设计团队会根据 CAE 得评估结果修改设计，并再次等待 CAE 专家的验证。这些迭代过程一直持续到获得最终设计。

因此，根据设计最终确定所需的迭代次数，某些车辆部件的设计周期可能会持续几个月。此外，设计迭代之间耗时的 CAE 分析，使得 CAE 专家需要在组织中多个部门的中间设计评估之间反复权衡。

COMSOL Multiphysics^® 等仿真软件内置了“App 开发器”工具，使得非专业人士也能利用仿真的强大功能，并帮助 M&M 等公司减少这一瓶颈。M&M 的方法开发团队开发了近 20 个仿真应用程序或仿真 App，并将其应用于不同领域的团队工作中，包括设计、测试，以及噪声、振动和声振粗糙度 (NVH) 分析。这些仿真 App 可以通过 COMSOL Server™ 和 COMSOL Compiler™ 被部署到组织中。

这些仿真 App 允许设计团队访问工程分析工具，使他们能够从概念阶段就能积极参与新设计的验证，从而更有效地与 CAE 专家合作。反之，这又可以最大限度地减少实现稳健设计所需的迭代次数，并为 CAE 团队节省时间来处理其他项目。

应用仿真 App 的优势

M&M 团队发现，仿真 App 的使用使概念评估和最终确定变得更加容易。通过仿真 App，设计师可以亲自尝试各种设计，并根据设定的标准客观地对它们进行评估。仿真 App 的参数化特性为快速评估不同设计选项提供了便利和灵活性，与详细的 3D 分析相比，其周转时间更短。

当设计处于概念阶段时，仿真 App 尤其有用，因为它对 CAD 结构是否可用要求不高。早些时候，该过程受到 CAD 团队交付设计布局的限制，进一步增加了设计的提前期。随着仿真 App 的引入，设计评估可以更快地开始。当详细的 CAD 无法使用时，仿真 App 开始发挥作用，它可以评估许多想法，而 CAD 仅被用于入围的设计。

例如，在底盘概念设计仿真 App 中，可以在执行 NVH 分析时更快地评估关键指标，例如振动的基频、弯曲和扭转刚度。App 用户无需手动添加边界条件和网格，因为该仿真 App 会自动为他们执行此操作。这样在相同的设计周期中，就能评估更多的概念设计。

另一个重要方面是概念设计的可视化。在早期的设计过程中，设计师使用耗时的工具，或者依赖其他团队来观察他们的更改对后续设计的影响，这使得提出直观的修改变得更加困难。仿真 App 的使用允许设计人员可视化不同的设计以及更改关键参数对最终设计的影响。这使 M&M 团队能够对设计概念的可行性做出更明智的决定。这一优势在 Stabilizer Bar App 中尤为显著，其中设计人员可以执行简化的模态分析，以快速评估各种设计概念。

此外，由于仿真 App 用户界面友好，在 M&M 中应用它们非常容易和方便。借助于COMSOL Server™ ，用户可以在各自的计算机网络浏览器上启动这些 App，因此相关的各个团队都可以轻松访问设计过程。此外，通过内置的报告功能进行后处理和共享结果，可以使跨团队的协作变得更加容易。

还可以通过 COMSOL Compiler™ 将这些仿真 App 转换为独立的可执行文件，简化应用程序的可访问性，使 App 用户可以在没有 COMSOL Multiphysics^® 或 COMSOL Server™ 许可证的情况下运行仿真。

简化产品开发流程

当在设计过程中采用仿真 App 后，M&M 团队得到的最显著优势是，在设计最终确定之前的迭代次数大幅减少了，因为使用仿真 App 产生的早期设计更接近预期的结果。设计评估工作前置意味着，已经满足最低要求的更成熟的设计将被递交给 CAE 团队进行最终确定。即使是关键项目，例如目标组件的轻量化设计，也可以由设计团队从概念阶段开始驱动。

由于优化过程而产生的更多的概念设计反过来又会加快设计的确定，从而最终节省时间和成本。通过使用 App 工具评估提案设计，设计团队现在能够为即将到来的和当前的项目创建新颖的设计，为 M&M 各个团队带来更多的创新方法。

未来计划

通过使用编译仿真 App， M&M 的团队能够在整个组织内真正实现仿真民主化。随着仿真 App 成功被用于各种客车组件的设计，M&M 团队计划在未来几年继续保持这一势头。他们计划在现有仿真 App 中加入更多载荷工况和指标，以优化概念设计评估。在这些仿真 App 中，他们将会考虑更新和更严格的设计目标，因此最终设计将更加接近最终预期设计。同时，相关优化参数的引入也将进一步增强这些仿真 App 的功能。