一、业务挑战
CAE技术在汽车行业的应用最多且最好，从最初的线弹性部件分析到汽车结构中大量的非线性问题分析，到现在汽车疲劳寿命分析、NVH分析、碰撞模拟等，CAE分析几乎涵盖了汽车性能的所有方面。但CAE是不是真的解决了问题？一些企业的仿真部门在研发领域还处于非常弱势的地位。至于仿真结果不可信的问题，个人认为还有很多原因。如CAE仿真周期比设计周期长。
仿真依赖于设计数据的发布，设计部门发布模型后，CAE部门需要进行数据准备、建模、计算、后处理、V&V对标、优化，通常周期在一个半月到两个月左右，远远长于设计周期。大量的资源和时间耗费在数据收集、网格划分、模型装配和工况设置上（俗称前处理），仿真分析的主要价值是取得准确的分析结果，提出改进意见和优化方案，但目前该部分时间得不到保障，设计难以及时采纳仿真建议，导致效果大打折扣，CAE部门很难体现它的价值。
图1 仿真分析周期
二、客户需求及解决方案
1、效率提升
有限元前处理要占整个分析流程约80%的时间，而且分析结果的准确性依赖于网格划分和载荷工况的选取等，高性能的前处理可以大大缩短分析流程的时间及成本。由于没有固定的分析流程和相关标准，仿真分析人员的大部分时间都花在了一些重复性工作上，效率不高。通过两个方面可以解决这个问题。
（1）采用良好的数据管理系统。数据管理系统不仅能提供快速查询和共享，还能通过系统化的管理提升数据的规范性，为后续的建模，对标自动化提供数据基础，为各个步骤节省时间，保障流程通畅。
（2）模板定制化。区别于当前的手工工作模式，使用定制化、标准化的模板能够减少大量重复性劳动，有效提升工作效率，实现产品的快速响应设计与分析。如设计数据发布后，CAE分析的整个流程推送到高性能计算机，利用定制化的模板，自动计算出一系列结果，结果分析工程师进行对标和优化，是否满足产品设计的要求？如果不符合根据分析结果提出改进意见。即仿真过程模块化、集成化、黑箱化以及后台工作化。
图2 提高仿真效率
2、质量控制
质量控制系统在仿真的各个步骤，提供完善而且自动化的质量检查功能，并产生质量报表，追踪模型质量情况。确保模型质量符合企业标准，模型定义符合企业规范。合理的设置检查项目和流程，尽量在流程的初期进行检查，实现问题早发现，早解决。
图3 质量控制系统
3、知识积累
质量和效率问题解决后，具有较多项目经验的仿真人员的经验无法很好地继承下来并传递给新员工，就会造成人才的浪费并严重影响企业实力的提升，所以我们需要考虑知识的积累并重用。即将模型、输入数据、仿真结果、指标、试验数据和仿真工具系统地管理起来。良好的数据管理工具能有效防止数据版本和一致性问题，能够让工程师使用的数据保持最新，提升效率和降低管理成本。
图4 数据与知识系统
三、定制化
企业为什么需要定制化？（1）每个企业的需求不一致，通用型软件无法满足客户的个性化需求；（2）企业的产品设计流程已定，使用通用型软件必须要求客户被动改变流程以适应软件的流程；（3）使用通用型软件，用户上手时间慢，需要较长一段时间的磨合期；以上这些困扰，只能通过定制化一一排除！
定制化包括四个不同层次：定制化工具、定制化流程、定制化系统和定制化的研发环境。
图5 定制化的不同层次
定制化工具，如软件间数据接口工具的开发，实现软件间的无缝集成。
定制化分析流程，即制定客户化的仿真流程。通过定制可以使分析人员从重复工作中解脱出来；通过客户化定制，将日常工程工作中常用的载荷曲线，典型材料等加入到了软件中，可以即时调用。该分析流程固化的标准制定需要针对企业产品特点而进行，同时需要结合工程实践长期积累总结。
定制化大大简化了用户窗口，只把用户需要的窗口保留下来，实行参数化设计，把多个步骤的内容和数据输入以及模型设计在一个对话框中表达出来，用户可以一目了然地在直观的窗口上进行操作。把反复的操作和过程通过定制化整合起来，迅速快捷的得到想要的分析并与实验比较结果，不仅降低了行业门槛，而且大大提高研发的速度。
图6 定制化流程
定制化系统有完善的数据流程管理，工作流管理以及过程数据管理，也可以做数据的挖掘和重用。如动力学仿真系统，从数据管理系统里面提取测试数据、硬件数据、弹性元件数据和悬架模板给CAE工程师，CAE工程师应用定制化工具进行自动化建模，自动化分析计算得到仿真结果，跟实验数据做比较，做自动化对标，我们将上面的过程称为定制化系统，如图7所示。
图7 定制化系统
目前，对于定制化工具、定制化流程和定制化系统提的较少，定制化研发环境成为热点。定制化研发环境提倡的是相互之间的协同。目前我们公司的定位是通过工程知识和流程知识，把流程梳理清楚，添加一些需要开发的东西，让企业系统紧密集成。
协同的目的是让所有的人在合适的时间拿到数据，数据被使用，协同的第一步完成了，没有必要做更深层次意义上的协同。设计和仿真的协同，需要仿真部门推动做设计与仿真的协同。仿真和实验协同，仿真指导实验，实验可以验证仿真，最终建设成一个基于统一数据源的协同设计仿真设计和制造管理协同，提升公司的产品设计能力和水平。同时还需将设计与实验的协同纳入标准化流程里，使图8所示的三角形真正顺畅地旋转起来。
图8 定制化研发环境
(审核编辑: 智汇张瑜)
