汽車設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域，包括結(jié)構(gòu)、碰撞、NVH、熱、電池、光學(xué)等多學(xué)科的協(xié)同設(shè)計(jì)，不同學(xué)科之間數(shù)據(jù)難以傳遞，基于經(jīng)驗(yàn)的人工試錯(cuò)優(yōu)化過(guò)程導(dǎo)致研發(fā)周期長(zhǎng)、研發(fā)成本高。

圖1 汽車領(lǐng)域多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)

        經(jīng)緯恒潤(rùn)基于Optimus工具提供多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案。Optimus是比利時(shí)Noesis Solutions公司著名的多學(xué)科過(guò)程集成和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品。通過(guò)Optimus軟件，可管理多學(xué)科的仿真流程及數(shù)據(jù)，自動(dòng)顯示和探索設(shè)計(jì)空間，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的自動(dòng)性能優(yōu)化，并且實(shí)現(xiàn)多學(xué)科、多指標(biāo)參數(shù)的均衡優(yōu)化，能對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)變更給出明確指導(dǎo)意見(jiàn)，在提高產(chǎn)品性能的同時(shí)降低成本、縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

圖2 多學(xué)科過(guò)程集成和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件--Optimus

Optimus功能模塊

        Optimus具備仿真流程集成、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、創(chuàng)建代理模型、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性和魯棒性優(yōu)化等功能。

? 多學(xué)科仿真流程集成

        多學(xué)科仿真流程集成是進(jìn)行自動(dòng)化優(yōu)化迭代的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)多學(xué)科協(xié)同的前提條件。Optimus可以實(shí)現(xiàn)對(duì)常用汽車領(lǐng)域CAD/CAE工具的集成與調(diào)用，將不同部門、不同專業(yè)的仿真工具集成起來(lái)，比如結(jié)構(gòu)、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學(xué)等學(xué)科的仿真工具，在同一平臺(tái)下自動(dòng)調(diào)用各工具執(zhí)行多學(xué)科耦合仿真分析。

圖3 Optimus仿真流程集成界面

? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        科學(xué)地確定試驗(yàn)或仿真方案中的參數(shù)組合，采用少量代表性的試驗(yàn)方案，快速探索整個(gè)設(shè)計(jì)空間，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的靈敏度分析、相關(guān)性分析，辨別關(guān)鍵參數(shù)，幫助用戶對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題有更深入的了解。

? 代理模型

        基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)/實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的大數(shù)據(jù)，建立反映設(shè)計(jì)參數(shù)與產(chǎn)品性能之間關(guān)系的近似模型，以數(shù)字化模型替換耗時(shí)仿真，大幅度提高優(yōu)化效率。

? 優(yōu)化設(shè)計(jì)

        具備經(jīng)驗(yàn)證的企業(yè)級(jí)優(yōu)化算法庫(kù)以及開(kāi)放的用戶優(yōu)化算法接口，非常適合求解設(shè)計(jì)參數(shù)個(gè)數(shù)、設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束個(gè)數(shù)較多的復(fù)雜實(shí)際工程問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)基于響應(yīng)面快速優(yōu)化、基于仿真工作流優(yōu)化及可靠性優(yōu)化、多級(jí)別優(yōu)化、組合優(yōu)化等。

? 參數(shù)標(biāo)定

        采用優(yōu)化算法，自動(dòng)標(biāo)定仿真模型中難以確定的參數(shù)，確保與試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差很小。

? 可靠性和魯棒性分析

        分析設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性造成的產(chǎn)品性能波動(dòng)的大小，及產(chǎn)品性能失效的概率，并采用優(yōu)化算法自動(dòng)進(jìn)行可靠性和穩(wěn)健性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

? 并行計(jì)算

        所有試驗(yàn)設(shè)計(jì)、優(yōu)化、可靠性和魯棒性算法等均支持并行。支持不同操作系統(tǒng)和異構(gòu)平臺(tái)及計(jì)算機(jī)集群，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)算法層及工作流層并行，具有強(qiáng)大的并行管理功能。

應(yīng)用&案例

        Optimus 在國(guó)內(nèi)外的多家汽車企業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，汽車客戶列表如下圖所示，在汽車領(lǐng)域多學(xué)科仿真集成與優(yōu)化設(shè)計(jì)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，包括新能源動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化、選型優(yōu)化、整車車身輕量化、智能座艙優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

圖4 Optimus在汽車領(lǐng)域的部分客戶列表

        某汽車制造商通過(guò)Optimus進(jìn)行混合電動(dòng)車（HEV）優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性更好以及更環(huán)保的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)Optimus軟件，集成了MapleSim建立的混合電動(dòng)車仿真流程，結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面模型功能和多目標(biāo)優(yōu)化功能，成功地將混合電動(dòng)汽車燃油效率提升了21%，同時(shí)將行駛性能改善了15%。

圖5 Optimus集成MapleSim混合電動(dòng)車仿真流程