本文作者：Royston Jones

Altair 產(chǎn)品設(shè)計(jì)首席技術(shù)官&汽車行業(yè)高級(jí)副總裁

長期以來，汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造方式基本保持不變。這是一個(gè)緩慢、耗時(shí)的過程，以試錯(cuò)法和物理原型為特征。大型項(xiàng)目需要眾多具備專業(yè)技能的團(tuán)隊(duì)參與，且成功并非總能保證。

然而，如今的行業(yè)正以驚人的速度加速變革。生成式人工智能（GenAI）和大規(guī)模增材制造等變革性技術(shù)為電氣化、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等領(lǐng)域開辟了全新可能，并大幅縮短了設(shè)計(jì)周期。產(chǎn)品變得更可靠、更可持續(xù)。這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)代，但設(shè)計(jì)周期壓縮與激烈競(jìng)爭(zhēng)也為工程師和設(shè)計(jì)師帶來了新挑戰(zhàn)：

如何在應(yīng)用新技術(shù)、滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)，確保性能與品質(zhì)不妥協(xié)？

答案在于人工智能驅(qū)動(dòng)工程（AI-powered engineering）。

這項(xiàng)技術(shù)將人工智能的力量貫穿產(chǎn)品全生命周期。通過將AI無縫嵌入設(shè)計(jì)與仿真工具，團(tuán)隊(duì)能夠加速探索與創(chuàng)新。集成化的用戶友好工作流程，結(jié)合按需獲取的高性能計(jì)算（HPC）資源，使團(tuán)隊(duì)得以用人類專業(yè)知識(shí)增強(qiáng)AI能力。最強(qiáng)大之處在于，AI 驅(qū)動(dòng)工程工作流程的成果交付速度可比傳統(tǒng)基于物理場(chǎng)的仿真流程快高達(dá)1000倍。

一、超越仿真本身

汽車制造商和供應(yīng)商深知仿真與計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的重要性，但AI驅(qū)動(dòng)工程遠(yuǎn)不止于此。完整的AI驅(qū)動(dòng)工程工作流程將仿真與企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)分析、HPC相結(jié)合，創(chuàng)造出全新獨(dú)特的數(shù)據(jù)流。

此外，AI驅(qū)動(dòng)工程允許設(shè)計(jì)師同時(shí)考慮多項(xiàng)目標(biāo)。團(tuán)隊(duì)可利用這些工作流程優(yōu)化車輛的美學(xué)設(shè)計(jì)、舒適性、空氣動(dòng)力學(xué)性能、噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（NVH）以及可制造性。

例如，汽車制造商可訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在設(shè)計(jì)周期早期發(fā)現(xiàn)NVH問題。這些通過低代碼/無代碼工具創(chuàng)建的算法，能夠?qū)W習(xí)眾多設(shè)計(jì)變量對(duì)NVH性能的影響，并以比傳統(tǒng)方法快100倍的速度分析結(jié)果。AI驅(qū)動(dòng)工程解決方案可從歷史數(shù)據(jù)與合成數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)與測(cè)試周期——加快上市速度、提升效率并降低成本。

二、快節(jié)奏行業(yè)的快速創(chuàng)新

AI驅(qū)動(dòng)工程的核心優(yōu)勢(shì)之一是其節(jié)省的時(shí)間價(jià)值。主機(jī)廠和供應(yīng)商深知：延遲、停機(jī)和冗長的迭代會(huì)侵蝕利潤，并讓團(tuán)隊(duì)錯(cuò)失市場(chǎng)機(jī)遇。幸運(yùn)的是，AI驅(qū)動(dòng)工程工具僅需傳統(tǒng)求解器仿真的一小部分時(shí)間，同時(shí)賦能團(tuán)隊(duì)測(cè)試更多設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)決策與成果。

更重要的是，AI驅(qū)動(dòng)的模型能夠以最低計(jì)算成本近似復(fù)雜物理現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化而無需重新運(yùn)行全尺度仿真。這使得工程師能夠并行測(cè)試與驗(yàn)證多種設(shè)計(jì)，而非串行操作。汽車制造商還可跨不同車型平臺(tái)復(fù)用AI訓(xùn)練模型，消除冗余工作并挖掘歷史項(xiàng)目的寶貴洞察。

團(tuán)隊(duì)可利用AI驅(qū)動(dòng)工程工作流程，以超98%的精度實(shí)時(shí)獲取電動(dòng)汽車荷電狀態(tài)（SoC）洞察，持續(xù)監(jiān)控關(guān)鍵電池指標(biāo)，減輕核心部件重量等。

以某真實(shí)案例為例：一家制造商通過訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析包含超200萬個(gè)元素的大型汽車模型的空氣動(dòng)力學(xué)性能。使用傳統(tǒng)CFD工具時(shí)，單次仿真運(yùn)行時(shí)間常超過12小時(shí)；而基于歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練的AI工具僅需3分鐘即可完成，且精度與CFD結(jié)果一致。從數(shù)天到數(shù)分鐘——這正是AI驅(qū)動(dòng)工程的承諾。

三、新設(shè)計(jì)范式

AI驅(qū)動(dòng)工程的終極目標(biāo)，是徹底改變汽車制造商設(shè)計(jì)、測(cè)試與制造零部件、系統(tǒng)及整車的方式——開啟汽車創(chuàng)新的全新時(shí)代。這得益于下一代數(shù)字孿生技術(shù)，它賦能企業(yè)從根本上重構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)營流程。

通過創(chuàng)建與現(xiàn)實(shí)資產(chǎn)動(dòng)態(tài)連接的虛擬鏡像，數(shù)字孿生幫助團(tuán)隊(duì)減少對(duì)昂貴耗時(shí)的物理原型的依賴。數(shù)字孿生集仿真、HPC、AI與數(shù)據(jù)分析能力于一體，使團(tuán)隊(duì)能評(píng)估假設(shè)場(chǎng)景、實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)并延長產(chǎn)品剩余使用壽命（RUL）。此外，它支持跨職能系統(tǒng)綜合評(píng)估，打破信息孤島與溝通壁壘。由此，企業(yè)從概念設(shè)計(jì)到服役性能管理，直至產(chǎn)品生命終結(jié)的全流程效率均得到提升。

借助AI驅(qū)動(dòng)工程與數(shù)字孿生能力，企業(yè)可推動(dòng)汽車輕量化、電池創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)零原型開發(fā)。例如：團(tuán)隊(duì)可通過AI工作流程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車電池健康狀態(tài)（SoH）與剩余壽命；無需物理傳感器即可持續(xù)追蹤關(guān)鍵電池指標(biāo)；減輕核心部件重量；優(yōu)化電池?zé)峁芾淼取：诵哪繕?biāo)簡(jiǎn)潔明確：打造更輕量、更強(qiáng)動(dòng)力、更高效、更可持續(xù)且更經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品與流程。

四、以少博多

AI驅(qū)動(dòng)工程的變革性可歸結(jié)于以更少資源實(shí)現(xiàn)更多成果。這些解決方案不僅為工程師提供設(shè)計(jì)上的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，還賦予他們遠(yuǎn)超傳統(tǒng)求解器仿真的迭代測(cè)試速度，并整合企業(yè)跨職能的歷史知識(shí)資產(chǎn)。

此外，AI解決方案以更少計(jì)算量、更低資源消耗和成本，交付高保真結(jié)果——這意味著汽車制造商將收獲更快的創(chuàng)新速度、更敏捷的決策機(jī)制，以及更精益、更具成本效益的開發(fā)流程。

AI驅(qū)動(dòng)工程是終極的增值技術(shù)。對(duì)個(gè)人而言，它以前所未有的方式賦能工程師；對(duì)企業(yè)而言，它將縮短開發(fā)時(shí)間與成本，同時(shí)提升產(chǎn)品的可持續(xù)性、安全性及上市速度。

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