e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAE

仿真数据管理平台的需求分析与实施

2014/5/19    来源:万方数据    作者:李康  史晓刚  陈群      
关键字:模拟分析  仿真数据管理  CAE  
CAE分析方法在汽车行业得到广泛应用,迫切需要对模拟分析结果和CAE分析方法进行有效管理,模拟分析过程本身比如边界条件、模型设置和结果处理都需要进行标准化,CAE应用阶段的拓展也需要有数据库做基础,在这种背景下,定义和开发基于SimManager的CAE平台,通过这个平台,将CAE任务包标准化后,用CAE模板对CAE分析过程和结果数据进行管理,不同CAE团队之间的模拟数据可以被追踪、重新利用和共享,在某些领域,重要的参数可以和以往数据对比或与试验数据比较,该平台实现发动机进、排气道CFD分析过程的自动化,极大地提高分析效率。

0 引言

    中国第一汽车股份有限公司(简称一汽)技术中心承担一汽集团商用车产品、乘用车产品及发动机、变速箱、车身和汽车电子等重要总成的自主研发任务,在国内最早将CAE技术用于汽车产品自主研发,经过二十多年的发展,CAE技术已经在一汽技术中心的产品开发中得到广泛应用,发挥重要作用,形成基础部、车身部和发动机部等多支数百人、实践经验丰富的CAE仿真分析团队,涉及的领域涵盖商用车和乘用车的发动机、底盘、车身和整车等,囊括整车多体动力学分析(平顺性和操纵稳定性仿真、悬架性能、中低频振动、动力性和经济性等)、车身安全和结构分析(碰撞和安全性、车身模态、强度和刚度分析等)、整车及发动机CFD分析(发动机冷却系统、机舱流动分析、气缸内流动燃烧分析、整车空气动力学分析、空调系统分析和气动噪声分析等)和结构分析(缸体、缸盖有限元分析,发动机悬置托架拓扑优化和疲劳耐久性分析等)以及涉及单学科和多学科的优化分析等。

    经过多年投入,相关的软、硬件设施得到完善,与产品设计体系、试验验证体系一道,成为产品开发的重要支撑。CAE的重要性、有效性得到广泛认同,形成较为完整并经实践验证可行的一套分析流程和规范。随着产品性能要求的不断提升和新技术、新方法的应用,技术中心CAE专家和部门也在不断对其进行更新和修订,保证CAE技术对设计的指导作用。在长期的分析实践中,积累了大量的CAE分析模型、数据、结果、报告及与相关的试验数据。

    技术中心十分强调CAE工程师与设计师、试验工程师的协作,CAE工程师隶属于各个专业科室,除结构分析外,没有专门的计算分析科室,这种组织结构有利于CAE工程师与设计师的交流,有利于对问题的准确理解和定义,也有利于向设计师准确地解释分析结果。

    随着业务规模的发展,技术中心CAE应用也体现出不足,主要体现在以下几方面:

    (1)知识和数据管理,大量的仿真分析数据存储于个人计算机上,没有统一存储和按项目及数据属性分类归档,难以检索,难以共享和重复利用;仿真分析数据目前的存储和管理方式造成部门之间信息共享困难,部门之间信息和数据沟通效率低;虽积累了大量的各学科分析流程经验,但没有系统地总结和梳理,缺乏标准化、规范化和文档化,难以有效推广利用,仿真分析结果的一致性难以保证;向新员工传授已有仿真分析经验的过程较慢,不利于新员工的快速成长。

    (2)项目支撑。对于大的车型或总成研发项目,多个部门人员参与并产生众多分析任务,缺乏对分析任务进展和结果进行监控的方便方式;缺少支持项目经理充分利用CAE工具的环境和平台。

    (3)效率和资源。重复工作占用大量人力资源,骨干人员深陷常规分析任务,影响其在新方法、新技术研究方面投入精力,不利于专业长远发展;CAE相关软、硬件资源的应用效率得不到统计评估。

    基于上述情况,有必要建立支撑仿真数据及知识管理的IT系统。

1 需求分析与系统设计

    1.1 总体目标

    若想改变技术中心CAE工作的现状,需建立企业级的CAE数据及知识管理平台。从技术中心的研发特点和现状出发,充分体现和溶人技术中心在长期的CAE实践中取得的成果、经验和规范,形成一个基于成熟CAE系统架构的企业级协同仿真平台,该平台将仿真知识(数据)管理、仿真流程管理及权限和分析任务管理等功能融于一体,建立并不断积累技术中心仿真分析知识库,实现CAE项目质量监控,促进技术中心的CAE应用,从而支持企业的产品研发和创新工作,同时,借鉴国外同行的CAE分析发展成熟的实践经验,快速提高和完善CAE能力以协助自主研发能力的提高。

    系统目标:

    (1)CAE数据及知识的管理、积累和重用。

    (2)项目质量保障,规范CAE活动、有效支持产品开发项目、实现CAE分析的工程价值。

    1.2 系统设计思路

    技术中心CAE数据及知识管理系统基于SimManager R3.1产品框架实现,该产品框架包括仿真数据和流程管理的基本功能。CAE数据及知识管理系统的功能在该产品框架基础上通过配置和开发实现。这种方式有助于缩短开发时间、降低项目风险,并保证系统运行的稳定性和扩展性。

    在系统体系架构设计方面,构建中心级仿真数据及知识管理平台框架+各科室专业仿真流程的设计方式。中心级的仿真数据及知识管理平台框架涵盖系统及各专业通用的功能,如公共数据维护、外部系统接口、数据版本控制及变更、报告自动生成、知识重用和仿真业务流程等,该框架在比较长的时期内保持稳定。各个专业的分析流程随着CAE技术和手段的不断完善逐步扩展和丰富。成熟和规范的专业流程可以通过自动化的方式在系统中使用,提高工作效率;相对不成熟的分析流程可以通过数据的版本控制功能按照存储数据规范将仿真数据保存到平台数据库,不影响数据和知识的积累。中心框架和专业学科见图1。

中心框架和专业学科

图1 中心框架和专业学科

责任编辑:程玥
本文为授权转载文章,任何人未经原授权方同意,不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用,e-works不承担由此而产生的任何法律责任! 如有异议请及时告之,以便进行及时处理。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐