MSC：仿真技術驅動汽車設計
2016-2-22 來源：中國工業新聞網 作者：中國工業報記者 郭俐君
“中國已經發展成為世界最大的汽車消費市場之一，市場對于汽車的需求除了表現在激增的數字上，還表現在對車輛安全性、車型多樣化方面的渴求。”面對赴北美采訪的中國媒體，Me鄄chanicalSimulationCorporation(簡稱MSC)的胡進博士坦言，目前中國一些汽車制造商的設計和生產流程僅能滿足市場需求的低層次要求，若想滿足更深層次的需求、充分挖掘自身潛力，依靠仿真技術是一個很有效率的途徑。
的確，在老牌汽車工業國，仿真已經作為一種重要的科學工具來指導日常生產活動。通過仿真模型，企業可以明晰，采用哪些方法可以獲得怎樣的效果，從而在不影響現實流程的情況下在虛擬環境中對其進行優化和評估。而汽車行業使用仿真技術帶來的收益是顯而易見的。比如驅動設計，提高現有設備的生產效率，降低規劃新設備的投資，削減庫存縮短生產時間，優化系統規模，減少投資風險，最大程度使用生產資源，提升生產線設計和時間安排等。
事實上，中國的汽車制造商也早已進行了這方面的實踐，仿真不僅用來解決有關提高產能和自動化程度的簡單問題，而且更多地應用于生產戰略的制定當中，包括從焊裝到總裝過程中的生產序列調整等等。在諸多的仿真軟件中，MSC旗下的CarSim是一個口碑極佳的產品。
處處開花的CarSim
MSC成立于1996年，根源于國際著名的科研機構UMTRI（密歇根大學交通運輸研究所），主要創始人是國際知名的車輛動力學專家ThomasD.Gillespie，MichaelSayers和SteveHann。
作為專業的汽車系統仿真軟件開發公司，MSC的主要商業產品是CarSim、TruckSim、BikeSim，實時仿真車輛模型，駕駛模擬器等。其系列軟件被國際上眾多的汽車制造商、零部件供應商所采用，已成為汽車行業的標準軟件，享有很高的聲譽。在MSC出示的相關資料中，記者看到，GM，Ford，VOLVO，TOYOTA，HONDA，NISSAN，GMDAEWOO，MITSUBISHI，ISUZU，HYUNDAI，FI鄄AT，SUZUKI，SUBARU，BOSCH，AD鄄VIOS，AISIN，AAM，ArvinMeritor，Auto鄄liv，BRIDGESTONE，Calspan，cidaut，Continental，DAIHATSU，DANA，DEN鄄SO，
DLR，
DELPHI，
Firestone，GOODYEAR，HENDRICKSON，HINO，HITACHI，JTEKT，KEIHIN，KOMAISU，Mack，MAGNA，MICHELIN，MILLEN鄄WORKS，MITSUBISHIELECTRIC，NHT鄄SA，NISSANDIESEL，PACCAR，PIAG鄄GIO，QinetiQ，RAHALLETTERMANRACING，RICARDO，SAAB，SKF，STEWART&STEVENSON，TAKATA，Vis鄄teon，YAMAHA，YOKOHAMA，一汽技術中心，泛亞汽車技術有限公司，上海汽車研究院，吉利汽車研究院，柳州五菱汽車有限責任公司，佳通輪胎等都是Carsim系列軟件的主要客戶。
據胡進介紹，MSC自主開發了多剛體動力學軟件VehicleSim，VehicleSim由人工智能語言LISP編寫而成，它可以根據用戶輸入的簡單系統定義，推導出復雜的多剛體機械系統動力學模型并生成相應的計算機程序，因而被廣泛地應用在汽車、機器人和衛星等領域。正是利用Vehi鄄cleSim技術，MSC開發出CarSim、TruckSimMSC：仿真技術驅動汽車設計和BikeSim。依托強大的技術隊伍，MSC還可以為用戶提供完整的解決方案。
具體來說，CarSim是專門針對車輛動力學的仿真軟件，CarSim模型在計算機上運行的速度比實時快3~6倍，可以仿真車輛對駕駛員，路面及空氣動力學輸入的響應，主要用來預測和仿真汽車整車的操縱穩定性、制動性、平順性、動力性和經濟性，同時被廣泛地應用于現代汽車控制系統的開發。此外，CarSim還可以方便靈活地定義試驗環境和試驗過程，詳細定義整車各系統的特性參數和特性文件；
助力智能駕駛和車輛主動安全；對競爭對手車輛進行分析等。
胡進表示，CarSim軟件適用于以下車型的建模仿真：轎車、輕型貨車、輕型多用途運輸車及SUV。可分析車輛的動力性、燃油經濟性、操縱穩定性、制動性及平順性；通過軟件如MATLAB，Excel等進行繪圖和分析；以圖形曲線及三維動畫形式觀察仿真的結果；包括圖形化數據管理界面，車輛模型求解器，繪圖工具，三維動畫回放工具，功率譜分析模塊；程序穩定可靠。
此外，CarSim軟件可以擴展為CarSimRT，CarSimRT是實時車輛模型，提供與一些硬件實時系統的接口，可聯合進行HIL仿真；先進的事件處理技術，實現復雜工況的仿真；友好的圖形用戶界面，可快速方便實現建模仿真；提供多種車型的建模數據庫；可實現用戶自定義變量的仿真結果輸出；可實現與simulink的相互調用；具有多種仿真工況的批運行功能。
而中型到重型的卡車、客車和掛車動力學特性的仿真和分析，則可以利用Trucksim軟件包來進行。Trucksim與Carsim在操作上非常相近，但也有一些重要區別。與轎車相比，卡車和客車使用不同的轉向系統，而且還會有雙輪胎，多軸的布置形式，并有多種的拖車－掛車組合形式。Trucksim有兩個大的類別，一種是剛性車體，另一種車架可扭轉，而且帶駕駛室懸置，每一個類別里都有12種基本的整車布置形式。如客戶需要，可以定制特殊的整車布置形式，且工作在Trucksim環境下。其提供的車型種類幾乎涵蓋了世界上的大部分卡車和客車。
技術應用須持之以恒
“就目前市場情況而言，MSC無疑是讓人驕傲的。事實上，MSC的秘訣無它，只貴在堅持二字。自公司成立以來，一直執著于仿真技術，從未偏離既定軌道。”自1996年就供職于MSC的胡進，對于MSC的成功有著很樸素的認識。
為更有效地針對中國市場，MSC公司在中國實行的是代理商制度，其惟一代理商為奧泰克汽車技術有限公司。奧泰克汽車技術有限公司由中國工程院院士、汽車行業專家郭孔輝教授領導，2006年在長春成立，在上海、長春有分支機構。作為MSC的中國獨家合作伙伴，奧泰克提供專業整車車輛動力學仿真軟件、HIL臺以及駕駛模擬器等，并依靠母公司孔輝科技的測試設備，為客戶提供車輛動力學仿真所需參數。此外，奧泰克還與同濟大學、吉林大學建立了長期合作關系，致力于建立人才長效培養機制。
胡進認為，通過近幾十年的建設與發展，中國對于汽車仿真系統已經有了一定的基礎。比如說，一些大學和相關研究機構成立了汽車仿真與控制國家重點實驗室，這些實驗室已經成為我國汽車行業產品開發的基礎、共性和前沿技術的主要研究基地和高層次人才培養基地，支撐了我國汽車行業產品開發技術自主創新體系的建立與完善，并意味著中國在國際汽車工程科技領域形成了一定的學術影響力。
就國內汽車企業對仿真系統的使用狀況而言，胡進表示，目前不少汽車企業都購買了相應的仿真系統計算機軟件；基本上主機廠都有相應的工程師從事這項工作；一些廠家已經有能力對車輛模型和實車對標，精確度已經證明可以滿足廠家的設計要求；通過建模可以更加深入地了解和掌握車輛的原理和特性，為設計提供指導性的幫助。
“但是，目前這些仿真技術還無法參與設計和驗證環節；經驗不足、時間緊，工程師無法用仿真技術指導設計；國內仿真技術供應商殘差不齊，提供的產品和技術支持很差……”胡進表示，以上情況都是中國企業在應用仿真系統時遇到的難題。
由于工作關系，胡進接觸了不少的中國主機廠。令他略感遺憾的是，在一些企業當中，仿真技術的應用往往是由工程技術人員來主導，一些企業決策者并沒有真正意識到仿真技術的重要意義。“這就存在一個問題，當一個項目執行到一半時，由于相關技術人員的離職或者決策層的忽視，項目往往不了了之。這樣的情況我看得太多了，投了巨資，花了工夫，但由于人事變動，一個項目就黃了，前面的投資也打水漂了。任何一個技術的驅動，都需要一以貫之的堅持，才能真正出成果，半途而廢最可惜。”對此，胡進唏噓不已。
可喜的是，目前已經有越來越多的中國汽車企業意識到仿真技術的意義。不僅僅是高端產品，甚至一些售價才幾萬的產品也積極借力仿真技術。“為了突破各個流程中的技術瓶頸，必須明確問題所在并采取適當方法解決問題。如果使用仿真方法，我們可以在近乎現實的條件下對各個流程及其瓶頸進行分析研究，事半功倍。這個觀念已經被廣為認可。”胡進說。
另一個利好的消息是，2015年，國務院正式頒發“中國制造2025”行動綱領，全面推進實施制造強國戰略。“中國制造2025”戰略中的五項重大工程，對中國工業企業的研發創新能力提出了極高的要求；“中國制造2025”戰略中十大重點領域，同樣需要研發創新能力作為支撐。可以說，研發創新平臺是實現“中國制造2025”戰略目標的基礎，而仿真技術是驅動企業創新的核心。
胡進表示，作為仿真技術的領先企業，MSC將一如既往地致力于幫助中國企業構建“基于仿真的研發創新平臺”，以縮短產品研發周期、降低研發成本、提高產品開發質量、提升產品研發效率，助力汽車企業從中國制造向中國創造轉型升級。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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