設計仿真 | SimManager在底盤多體仿真的數據管理方案
車輛底盤多體動力學仿真主要包括:建模與裝配、K&C 分析、操穩分析、載荷提取以及性能優化,Adams 是底盤多體動力學仿真的行業標準軟件,其Adams/Car 模塊是基于模板、子系統、裝配體的層級設計,并提供了各種仿真參數設置和結果后處理功能,方便仿真人員從設計輸入到結果輸出的一些列操作,但目前的應用模式是單機管理模板和項目 CDB 文件,項目中的多人協同以及模板的更新非常困難和不變,這種傳統的數據管理模式在車型協同研發時暴露出諸多問題。
現狀分析
傳統的數據管理模式在存儲、共享和重用等方面存在的主要問題有:
仿真數據分散與孤立
模板、子系統、屬性文件、試驗臺、分析腳本等通常以大量獨立的文件形式,散落在工程師的本地計算機或網絡驅動器上,同時多體仿真有大量多至數百的輸入參數,這些參數來源于各個部門,缺乏統一的輸入數據及其變更管理,難以快速檢索和了解文件的完整背景信息(如版本、創建者、適用車型等)以及仿真輸入參數信息。
數據缺乏版本管理
當前數據版本管理依賴人工備注(如文件名加后綴_v1, _v2),容易出錯,無法實現細粒度的、自動化的版本歷史和差異對比,回退到特定版本操作繁瑣。
缺乏數據追溯,多方案評價不便
一個整車模型依賴于特定的子系統,子系統又依賴于特定的模板和屬性文件,當移動或復制模型時,很容易遺漏某些依賴文件,導致模型無法正常打開或運行;同時也缺少從輸入參數到仿真結果的關聯和追溯,無法快速獲取計算結果由那些參數或其組合得到,在開展多方案評價時造成諸多不便。
項目開發協同困難
當底盤調校工程師、平順性工程師、操穩性工程師在同一項目中進行協同工作時,由于車型數據保存在工程師電腦上,數據多依靠文件拷貝來進行模型更新和數據交換,因此很難對同一 CDB 數據進行修改和維護,無法保證數據的一致性,得出的結論可能相互矛盾,追溯問題根源非常困難。
知識沉淀與傳承困難
經過驗證的、高性能的模板和子系統,以及多方案迭代的改進歷程記錄等都是企業的核心知識資產。但當前模式使得這些資產“沉睡”在文件海洋中,無法被有效地分類、打標簽、評分和推薦給新員工,也沒有在新車改進過程中被充分利用,導致寶貴的工程經驗和歷史數據無法有效傳承和復用,無法為未來智能化應用提供高質量訓練數據。
一些標桿客戶對如德國 BMW 對多體仿真數據管理的需求是比較迫切的。在沒有 SimManager 解決方案前,BMW 借用了 SVN 系統來管理多體數據,因 SVN 并非針對仿真業務領域,應用并不理想。在 SimManager 多體方案推出后,BMW 將其全部底盤多體仿真數據管理遷移到 SimManager 系統上。
解決方案
本方案由 MSC 仿真數據管理 SimManger 專家與底盤多體動力學 Adams 專家,基于標桿企業需求聯合研發。該方案的關鍵技術解決了 AdamsCar 的 CDB 庫文件解析問題,對庫文件結構和引用關系進行深度解析并結構化存入數據中,是目前仿真數據管理(SPDM)領域唯一具備此能力的解決方案。
多體仿真數據管理解決方案的架構圖如下所示:
本方案中 AdamsCar CDB 解析后存儲于 SimManager 數據庫中,所有用戶基于同一多體模型數據源和實時更新的版本進行仿真分析,確保項目中的所有仿真模型的一致性,每個用戶對模型的修改都會實時更新合并為到最新的共享模型庫中,確保所有用戶使用的 CDB 數據為實時更新且版本一致,該解決方案的優勢主要體現在以下幾個方面。
集中管理實現數據共享
所有的仿真模板、子系統、裝配體都會在 SimManager中進行統一管理,并對仿真數據的輸入參數和輸出結果等進行管理,確保仿真輸入和仿真結果的一致性,從而解決了多體仿真數據的分散存儲和數據孤立的問題。
版本管理使數據不再混亂
所有對模型信息的修改都會在系統中自動進行更新和記錄,確保所有人員能及時使用最新版本模型數據,使得版本管理不再依賴人工備注(如文件名加后綴_v1, _v2),從而避免版本控制出錯和難以回退的問題。
譜系管理確保依賴關系和輸入輸出追溯
由于 Adams 的 CDB 數據庫存在文件依賴和裝配依賴關系,任何對子系統或模板的修改都將被記錄,并通過SimManager 的譜系管理進行追溯,確保在進行導出或仿真時不會出現模型遺漏或缺少。
同時所有仿真的輸入參數、輸出關鍵結果參數也通過譜系關系進行追溯,在進行多方案對比時,能夠全面對比方案輸入/輸出的不同。
系統中存儲的多方案數據,可以利用系統原生的動態報告生成功能,快速生成在線的仿真對比報告,該報告可直接線上瀏覽和評審。
項目中實現線上多人協同
統一維護車型 CDB 數據庫,底盤調校工程師、平順性工程師、操穩性工程師都可以基于最新的 CDB 數據庫開展仿真工作,無需再依賴線下的數據交換,并共同維護開發車型數據庫,基于 SimManager 的線上協同確保了所有項目成員基于同一基準開展工作,保證所有仿真數據的一致性。
集成 HPC 實現作業批量提交
SimManager 通過和 HPC 的集成,可實現批量作業提交;并可基于大量參數及其組合進行 DOE 優化,通過與 HPC 的集成,可大大加速優化迭代。
Adams 接口可直接訪問數據庫
多體工程師無需脫離 Adams 建模仿真環境,即可通過 Adams 中內置的 SimManager 接口,輕松實現對 SimManager 中數據的導入/導出,將服務器上的模型數據導出進行仿真,仿真結束后結果通過接口直接保存到 SimManager 服務器中存儲和共享。
最佳實踐
世界知名的瑞典貨車及巴士制造廠商斯堪尼亞(Scania),底盤多體動力學研發部門采用 ADAMS/Car 建立和測試整車和子系統的功能化虛擬樣車。針對不同車型創建了 CDB 模型庫,把整車劃分為諸多的子系統,例如:轉向橋、驅動橋、車橋齒輪等,然后將子系統組裝為裝配體進行各種工況的仿真,但對于這些數據的存儲和管理,仍然存在數據分散、孤立,彼此間的依賴關系全靠手工標注,缺少版本管理和關系追溯以及協同不便等問題。
為了解決傳統的數據管理模式存在的存儲、共享和重用等問題,斯堪尼亞采用了SimManager 多體動力學解決方案,將所有的 CDB 數據庫統一在 SimManager中進行管理和維護,確保所有工程師都使用統一版本的模型進行仿真,所有數據在系統中自動建立譜系關系便于數據的追溯,并記錄所有的方案迭代歷程,可方便的對多方案數據進行對比和優化。該方案更具有針對性、更加符合車輛動力學7學科特點、能夠對多體仿真數據進行更加細化的管理管理。Scanian 公司在NAFEMS 會議上,總結了應用 SimManager 系統的收益,包括:多體模型迭代優化歷程的管理、模型(子模型)與仿真結果的關聯和譜系追溯、模型一致性和質量提高、命名規則、仿真自動化等。
價值收益
SimManager 底盤多體動力學解決方案已經過眾多 OEM 和零部件供應商驗證,可為客戶提供如下應用價值:
? 完備的多體仿真數據管理(CDB 文件的解析和結構化存儲);
? 充分探索設計空間,大幅度提高迭代優化效率;
? 建立數據譜系并可追溯,具體到版本對應,協助方案評估篩選;
? 基于本方案實現車型項目下眾多多體仿真工程師的協同工作;
? 為后續進一步智能化應用積累高質量的訓練數據,包括結構化存儲的輸入數據(模板、子系統、裝配、參數)和輸出數據(多體性能指標:數值、曲線、圖片、動畫等)。
我們正在協助越來越多的客戶實現多體仿真數據的管理應用,通過SimManager深度集成AdamsCar,將CDB庫解析并結構化存儲到仿真平臺的方案,將多體仿真從個人工具層面的應用,逐步轉變為企業級協同研發和知識沉淀的核心平臺。
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