打破壁垒，构建整车研发CAE数据协同平台_ANSYS软件,MENTOR软件,MSC软件,仿真培训及咨询----武汉恩硕科技有限公司

行业百科

打破壁垒，构建整车研发CAE数据协同平台

一、企业简介

    奇瑞汽车股份有限公司（以下简称“奇瑞”）成立于1997年1月8日。公司成立21年来，始终坚持自主创新，逐步建立起完整的技术和产品研发体系，产品出口海外80余个国家和地区，打造了艾瑞泽、瑞虎、QQ和风云等知名产品品牌。同时，旗下两家合资企业拥有观致、捷豹、路虎等品牌。截至2018年12月底，公司累计销量已超过750万辆，其中，累计出口达150万辆，连续16保持中国品牌乘用车出口第一位。

    公司在芜湖、大连、鄂尔多斯、常熟以及在巴西、伊朗、委内瑞拉、俄罗斯等国共建有14个生产基地，具备年产106万台整车、100万台发动机、95万台变速箱的生产能力。公司现有专业研发人员超过5500人，其中拥有博士、硕士、海外归来人员等高层次人才1200多人；引进国外知名专家、管理人员300多人；“国务院特殊津贴”7人；“国家友谊奖”专家2人；以及多位安徽省“黄山友谊奖”、“百人计划”、“外专百人计划”获得者。

    “自主创新”是奇瑞发展战略的核心。通过自主创新，奇瑞在DVVT双可变气门正时技术、TGDI涡轮增压缸内直喷技术、CVT无级变速器、新能源以及智能技术等核心技术上获得突破，带动了全系产品的全面技术升级。截至2018年12月底，奇瑞累计申请专利17079件，授权专利11032件。

    在“中国企业海外形象20强”评选中，奇瑞汽车三次荣获中国“最佳海外形象企业”称号，位居装备制造业第一位。2018年4月，奇瑞发布了智能化品牌战略—奇瑞雄狮CHERY LION，向智能化全面转型，致力于为全球消费者提供一种“新时代智能互联的生活方式”。

图1 奇瑞汽车股份有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

1.信息化概况

根据公司自主领先2020战略，IT在持续支撑现有业务发展的同时，通过IT2.0战略的达成，转型为业务合作伙伴，为成为业务创新和引领者的IT3.0目标奠定基础。

图2 战略蓝图

IT2.0围绕“一个目标，两个运营体系，三个方向，十项核心举措” ，以提升IT对企业核心价值的贡献度为目标,协同打造一个企业运营CPTO体系，通过在3个主要方向的努力，依托10项核心举措的推进，以及IT运营体系的支持，并推动企业数字化全面转型。

图3 系统规划

2.信息化发展历程

建设公司各业务领域的信息系统和基础设施，全面支持公司业务运作。

图4 企业信息化历程

3.企业应用系统架构

公司整体应用蓝图以ERP、PLM等核心系统为基础，形成了包括产品研发、采购、制造、营销服务、质量、财务、人事、运营、协同9大领域。

图5 应用蓝图

4.企业基础设施架构

基础设施以建立全球统一、稳定、安全的IT基础架构为目标，联通国内国际网络，从信息安全技术、企业网络/云数据中心、协同办公、大数据平台等方面全面支撑公司业务，为客户提供全球不间断的IT服务，并支撑企业数字化全面转型。

图6 基础架构

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    1) 业务现状分析

    项目上线前，公司整车研发CAE业务流程大致分四个阶段：设计数据接收与管理、建模与仿真、分析数据存储与检索、报告发布与查询。

图7 业务流程图

2) 业务痛点
    CAE仿真分析作为整车研发虚拟验证中关键节点之一，项目建设前主要存在以下四个方面痛点：

    (1) 数据本地管理

· 建模数据线下保存，不便于版本管理；

· CAE模型和分析报告本地保存，不利于文件管理，且易丢失。

(2) 仿真建模效率低

· 目前在工作站上做网格划分，单机工作效率成为瓶颈；

· 建模工作线下沟通，沟通效率偏低；

· 新老模型对比工作量大，已有零部件模型重用效率低。

(3) 数据追朔困难

· 分析报告与产品设计CAD数据难以精确匹配；

· 整车产品CAD数据差异更新时，无法有效模型重用。

(4) 报告查阅困难

· 仿真数据的检索繁琐；

· 分析报告线下传递，数据安全难管控。

    3) 项目目标

    整车研发CAE数据协同平台要达成四项目标：实现CAD和CAE数据双向追溯；提高建模效率；提高分析数据管理效果；方便设计工程师查阅分析报告。

    4) 解决思路

    主要从系统、数据源、业务协同、知识积累四个方面进行。

图8 解决方案

2.项目实施与应用情况详细介绍

1）系统规划及架构

图9 系统规划图

本项目分为PDM系统集成、仿真对标平台、CAE平台优化、业务流程管理优化、HPC集成五个方面进行方案规划及架构实施。

图10 系统架构图

2）项目周期

通过技术支持部门、CAE仿真分析部门、数信中心、研发技术中心，以及供应商等公司内、外部门共同合作，历时两年多，经过项目启动，方案设计、系统详细设计、系统关键用户验证等多个阶段，最终完成系统上线。期间，攻克多方面多类型技术难题，系统上线后基本实现项目目标，为跨部门数据协同应用提供基础支撑。

图11 项目周期及阶段

3）应用场景

图12 系统功能整体框架图

主要包含四大核心功能：UC1—数据获取、UC2—快速建模、UC3—报告管理，以及UC4—模型更新。其中，四大核心功能中包含的重点业务场景分别参见以下章节详细内容。

（1）PDM系统端数据准备（UC1）

设计数据预检查（数字样车虚拟评审/学科多方案数据预检查）、数据预发布。

图13 系统数据管理

（2）最终提交数据检查与数据提交（UC1）

对映射完成的数据结构进行完整性、一致性检查，并提交数据下发通知。

图14 CADBOM结构对比

（3）SDM（仿真分析平台）端数据获取（UC1）

如果PDM端有新的CADBOM则会自动推送到平台，包括CADBOM结构和CAD数据邮件通知用户导入完成。

图15 CAE系统端集成

（4）CAE快速建模（UC2）

自动化网格划分，属性创建， CADBOM解析，模型组装，并且支持多用户协同建模和数据文件管理的系统。

图16 CAE建模流程

（5）分析报告管理（UC3）

· 仿真报告的在SDM端的管理，包括上传、审批和查询功能；

· 提供给设计工程师的PDM端仿真分析报告查询。

图17 查询分析报告

（6）仿真模型更新（UC4）

研发CAE仿真分析工作中有相当一部分建模工作可以靠CAE平台提高模型比较的精确度，帮助快速替换零件，生成新的模型。即把已有装配模型中的零部件替换为其他版本，以生成新的装配模型，本质上，模型替换与模型复用判断都是模型重用的范畴，即在装配中部分使用库存零件，加上新零件，组成新的有限元装配体模型。

图18 结构对比及数据更新

    3. 效益分析

    通过本项目，构建了PDM与CAE数据协同平台，实现研发产品设计与仿真分析部门数据双向追溯，改善分析部门建模、数据管理方式，提高仿真分析建模效率，提升用户使用便捷性。

    1）建立PDM与SDM连接，实现CAD和CAE数据双向追溯

· 系统间自动推送信息，获取数据，减少人工干预，年度节约达400人时以上；

· 固化CAD数据版本，性能评估结论能对应数据状态；

· 便于仿真与试验冲突时的原因分析与定位，相比上线前，缩短风险排除的时间约30%；

· 便于深入比较新老数据差异，减少无效分析，相比上线前，缩短分析周期约40%。

图19 CAE数据协同平台应用前后状态确认与差异比较效率评估

2）提供统一平台，方便设计工程师查阅分析报告

· 报告审批之后自动发布，并可针对特定用户发送通知信息，便于用户及时了解进展；

· 用户可从PDM客户端一键查询并浏览对应分析报告，快捷、方便；

· 从PDM端查询，免于记录、管理新的网址或安装新的客户端，更为方便；

· 从PDM端查询，可免输用户名及密码，减少不必要的操作。上述分析报告沟通、查阅年度约节约400人时。

3）改进CAE分析数据的管理方式，提升用户应用体验

· 将车型-性能-系统三级管理模式缩减为车型-性能两个管理维度，降低结构识别难度；

· 实现对所有学科方向模型的管理；

· 简化报告审批与流转的操作步骤，年度节约达1600人时以上；

· 提供工作任务待处理区，实时提醒用户处理审批任务。

4）改善建模方式，提高建模效率

· 整车快速自动化建模，缩短周期，年度约减少720人时以上；

· 通过云系统，多人在线协同；

· 提升建模规范化与标准化水平。

图20 CAE数据协同平台应用建模效率评估

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