案例分享 | 长安汽车-利用自动仿真平台提高CAE效率
“自动仿真平台(ASP)帮助我们在车辆开发周期中减少30% CAE验证时间。”
作者：Dr. Qianqian Chen & Qiuyi Wei, CAE technology development department,
CHANGAN Automobile
在合资企业降低制造商建议零售价和增加中国本土汽车企业品牌的压力下，长安汽车提出了一个为期24个月的汽车开发周期以适应环境。CAE验证几乎涵盖了开发周期中流程的四分之三，这意味着分析的效率成为CAE部门的主要问题。管理效率和运营效率都需要提高。经过与世界各地优秀供应商的多次沟通，长安决定建立一个自动仿真平台，以在运营流程和管理流程上加快CAE流程。长安和MSC Software共同实施了ASP项目来实现目标，涵盖了五个当前问题，即分析效率、简化工作流程、收集分散的CAE数据、任务管理需求和员工不断提升。
一种全新的平台架构：基于SimManager结合了B / S和C / S，最大程度地提高CAE效率。
在汽车等密集型行业中，CAE的应用必须考虑结构化、标准化、自动化和人工智能。前两个阶段指定了每个分析的过程和时间范围，并定义了车辆开发周期中的标准CAE流程。ASP的完成将使长安CAE的开发进入下一阶段，并满足目前的效率要求。工业信息平台具有两种常规类型：B / S（浏览器/服务器）结构和C / S（客户端/服务器）。MSC SimManager原型是一个主要基于B / S的仿真平台，包含浏览器、应用服务器和数据服务器。主要功能包括任务管理、CAE流程管理、数据库管理和材料管理等功能。C / S结构通常包含数据库服务器以及部署在每台PC上的本地应用程序。与B / S结构相比，具有更强的数据处理能力，但难以升级和维护。为了缩短汽车研发周期中CAE的时间，经过数十次会议探讨（图3），提出了一种结合B / S（图1）和C / S（图2）模型的全新结构。
图 1 浏览器
图 2 客户
图 3 B/S & C/S 框架
B / S和C / S共同实现CAE流程的全功能设计，从而最大程度地提高效率。浏览器系统包含所有项目管理、任务管理和数据库的功能，而每台本地PC上的客户端都集成了任务信息、脚本和HPC，从而帮助CAE工程师完成从接收任务到提交报告以及通过浏览器系统传输数据的工作。客户化的SimManager系统适合汽车研发周期中的长安CAE流程。
基于车辆研发周期，为长安CAE工作流程客制化开发ASP系统。
项目和阶段标志。系统将基于CAE分析大纲初始化所有分析，并将任务分配给部门。
SimManager产品具有作为仿真平台的基本框架和共性功能，某些功能模块将直接移植到ASP。ASP的整个结构如图4所示，下面将解释一个简单的CAE分析任务流程（图5），以简要说明ASP在功能上如何适合操作流程和管理流程。
a 任务初始化
根据开发车辆，CAE项目主管根据其级别来初始化ASP中的 任务信息将同步到本地客户端的指定帐户。 b 任务分配
任务初始化后，部门主管将任务分配给工程师并设置时间限制。根据正在进行的项目期间的各种情况，主管还可以直接将任务分配给工程师。 c 任务自动化
工程师在本地客户端上接收任务，并通过调用自动化脚本来完成
图 4 ASP 结构
客户端的工作，这是提高CAE效率的核心。该过程将在本文的下一部分中详细说明。
d 任务审批
经过分析和优化，工程师选择合格的方案并通过客户端上传。不同级别的经理通过浏览器审批报告，管理所有车辆项目的当前分析状态、任务流程状态和人力资源状态。在每个阶段里程碑，ASP都会生成管理材料，例如分析概要、性能目标、评估报告、完成摘要等。这些材料反映了当前的车辆项目整个CAE工作情况。SimManager with Client可帮助CAE工程师高效地、按顺序地完成工作。为每种仿真分析开发了总计超过300多种的自动化脚本，包括前处理、后处理和CAE报告。
图 5 任务流程
该平台建立在B / S和C / S结构内，提高操作效率的核心是自动化脚本。在过去的几十年中，长安汽车CAE在车辆开发周期中针对NVH、耐久性、CFD、MBD、行驶性能进行了300多种CAE分析，由于车辆系列的不同，将在每个阶段和每个轮次中进行指定的分析。
为了最大程度地提高CAE效率，每种仿真分析都根据其分析标准和操作规范定制了自动化脚本。
图6
前处理脚本有两种类型：全自动和半自动。全自动脚本可实现从CAD模型到CAE报告的自动化，而无需人工干预。这种类型的脚本适用于具有多个简单结构的零件的单个部件分析，例如铝合金轮毂，转向节和控制臂。半自动脚本用于复杂系统，BIW或TB分析，并具有CAE工程师的操作界面（图6）。由于不确定的几何形状识别和多变的车辆状况，超过80％的分析为半自动类型。交互式界面可帮助工程师进行快速的前处理，例如网格划分、
连接、边界条件设置和求解器设置。
客户端提供两种类型的计算：本地求解器和HPC系统。客户端收集本地求解器信息，并以批处理方式调用求解器。还将创建连接到HPC的接口，在服务器和本地磁盘之间上载和下载文件，并获取计算信息以供客户端监视进度。后处理包括调用后处理软件，提取评估值和关键结果，捕获结果图和运动曲线，例如应力、应变、位移、损伤、速度和温度等。评估值是每次分析的标准，以判断项目负责人在任务初始化期间设置的条件。将参数封装在任务信息中，同时传送给本地客户端。关键结果是结果文件中需要的所有信息，这些信息将保存在每个方案文件中。报告模板针对每种分析进行自定义，并且还打包在传输到客户端的任务信息中。后处理之后，脚本将调用PowerPoint模板，并用关键结果填充空白。计算出的结果与评估值的比较决定了方案是否合格。工程师将合格的方案及其报告和关键结果通过客户端上传以提交审批批准。一次分析的操作到此结束。
