眾所周知，當(dāng)今汽車工業(yè)的關(guān)鍵詞是“創(chuàng)新”，通過創(chuàng)新才能建立品牌的差異化和競爭優(yōu)勢。VPD(Virtual Product Developing，虛擬產(chǎn)品開發(fā))就是應(yīng)需而生的一覽子解決方案，它涵蓋了從PDM到CAD/CAE/CAM/CAT的PLM全過程，通過支持產(chǎn)品開發(fā)全過程，且考慮費(fèi)用、時間和風(fēng)險(xiǎn)等綜合因素來驅(qū)動產(chǎn)品創(chuàng)新。

　　利用VPD可以使汽車制造業(yè)企業(yè)在如下方面持續(xù)受益：

　　□ 研究：用數(shù)字化樣機(jī)研究所有汽車開發(fā)所應(yīng)包括的性能;

　　□ 理解：用穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)靈敏度的分析與確定;

　　□ 協(xié)同：利用仿真數(shù)據(jù)管理使不同的設(shè)計(jì)和開發(fā)部門及供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì);

　　□ 持續(xù)改進(jìn)：利用虛擬產(chǎn)品開發(fā)成熟度模型(VPDMM)持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)流程。

　　當(dāng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)理解了決定關(guān)鍵性能的因素、設(shè)計(jì)約束和限制以后，他們就可以提出新的設(shè)計(jì)方案，自由地進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新了，VPD的魅力也就逐步展現(xiàn)了出來。

　　基于數(shù)字化樣機(jī)的研究

　　VPD的基礎(chǔ)是模擬現(xiàn)實(shí)，“現(xiàn)實(shí)”是汽車基于物理樣機(jī)構(gòu)建和試驗(yàn)的過程。在構(gòu)建物理研發(fā)過程中，減少時間和費(fèi)用的目的在虛擬試驗(yàn)中可以更容易、更有效地實(shí)現(xiàn)。通過虛擬試驗(yàn)可以克服研發(fā)流程的瓶頸，使產(chǎn)品的質(zhì)量和創(chuàng)新得到改進(jìn)和提升。

　　通過捕獲和確定仿真流程，設(shè)計(jì)研究可以更有效地進(jìn)行。仿真流程的捕獲和確定的價(jià)值在于使更早期的、更經(jīng)常的和可重復(fù)的應(yīng)用模擬仿真成為可能。同時，內(nèi)嵌專家經(jīng)驗(yàn)和客戶化的、基于標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化的模板也使標(biāo)準(zhǔn)化的建模方法、分析流程和報(bào)告生成成為現(xiàn)實(shí)。

　　設(shè)計(jì)研究(性能分析)在研發(fā)創(chuàng)新中的另一體現(xiàn)是使設(shè)計(jì)部門的人員也參與仿真分析。MSC.Software公司通過內(nèi)嵌于CAD的MSC.SimDesigner這一產(chǎn)品線支持這種需求，無論是只需要將一些基礎(chǔ)級的模擬分析交由設(shè)計(jì)工程師來做，還是需要設(shè)計(jì)工程師或分析工程師在CAD系統(tǒng)中執(zhí)行全方面的仿真分析，SimDesigner都可以完全勝任。

　　顯而易見，通過使用VPD工具可以更快、更好地做出設(shè)計(jì)決定，但是如果需要驗(yàn)證整車的性能結(jié)果，數(shù)字化功能樣機(jī)則是必不可少的。

　　圖1 數(shù)字化仿真

　　為此，MSC.Software公司提供MSC.SimOffice這一整套的仿真軟件解決方案，作為一個環(huán)境，工程師可以用其構(gòu)建符合其設(shè)計(jì)要求的完整的數(shù)字化樣機(jī)(圖1)。MSC.SimOffice的功能基本涵蓋了汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域所遇到的所有問題和矛盾，基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MSC.Nastran、MSC.Marc、MSC.ADAMS等構(gòu)成組件，MSC.SimOffice的分析結(jié)果是可信的、可重復(fù)的，且已得到了世界領(lǐng)先汽車生產(chǎn)廠商的普遍信賴，如：

　　□ MSC.Nastran：MCAE的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于汽車工業(yè)結(jié)構(gòu)分析;

　　□ MSC.Robust

　　Design：用于考慮車體結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)統(tǒng)計(jì)分布的穩(wěn)健性分析;

　　□ MSC.Actran：用于噪聲領(lǐng)域的有限元分析;

　　□ MSC.Dytran, LS-DYNA：用于高級顯式非線性瞬態(tài)動力學(xué)分析;

　　□ MSC.ADAMS：用于汽車機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)分析;

　　□ MSC.Fatigue：處理汽車行業(yè)中的各種疲勞問題;

　　□ MSC.Marc：用于高度非線性分析;

　　□ MSC.SOFY：先進(jìn)的自動化建模專業(yè)工具;

　　□ MSC.EASY5：多學(xué)科系統(tǒng)控制仿真。

　　協(xié)同是必然的趨勢

　　今天，產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)常需要跨公司甚至跨國家來進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。企業(yè)級的協(xié)同，包括供應(yīng)鏈的集成是現(xiàn)在產(chǎn)品研發(fā)的一個必要組成部分。

　　企業(yè)如果能夠?qū)⑵涮摂M產(chǎn)品開發(fā)流程和仿真數(shù)據(jù)管理自動化，同時，所有數(shù)據(jù)、仿真模型、虛擬試驗(yàn)和報(bào)告都可從供應(yīng)商那里定期(比如以周為單位)獲得并與總裝廠實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)開發(fā)和仿真分析，那么管理層就可以清楚地看到哪些設(shè)計(jì)目標(biāo)達(dá)到了，哪些目標(biāo)還沒有達(dá)到，如何進(jìn)行設(shè)計(jì)更改或者基于上一次構(gòu)建的仿真模型和結(jié)果來評判是否存在性能下降的問題等，另外，供應(yīng)商也可以知道他們的子系統(tǒng)與總體設(shè)計(jì)的符合度。每一個人都可以通過定期的虛擬樣機(jī)構(gòu)建來協(xié)同工作。

　　這樣的情景可以通過企業(yè)級的仿真協(xié)作解決方案MSC.SimManager來變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。MSC.SimManager是一個基于網(wǎng)絡(luò)門戶的通過集成技術(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行流程和數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)平臺(圖2)。MSC.SimManager的基礎(chǔ)構(gòu)架包括一些必備的能力，例如與PDM相關(guān)的進(jìn)入、修改控制、簽署和通知等，同時還包括對仿真流程的捕獲和自動化模板的建立、訪問等。來自于MSC.SimOffice應(yīng)用的模型、數(shù)據(jù)和測試相關(guān)的數(shù)據(jù)收集和流程執(zhí)行將使用戶不斷拓展其設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域，通過修改數(shù)據(jù)創(chuàng)造用于流程自動化的新模板，例如BMW公司就已經(jīng)使用MSC.SimManager系統(tǒng)進(jìn)行TGB級的仿真數(shù)據(jù)管理和流程管理，且產(chǎn)生了非常明顯的效果和效益。

　　圖2 MSC.SimManager數(shù)據(jù)管理平臺

　　改進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)流程

　　定義一個制造廠商的技術(shù)路線圖時，能否創(chuàng)造一個成功的產(chǎn)品研發(fā)環(huán)境是其本質(zhì)和要點(diǎn)所在。技術(shù)、人員、流程和數(shù)據(jù)這四個組成部分的交互作用是影響成功的關(guān)鍵因素。

　　MSC.Software公司使用的虛擬產(chǎn)品開發(fā)成熟度模型(VPDMM)可以幫助汽車制造企業(yè)確定其當(dāng)前環(huán)境的基準(zhǔn)和在整個企業(yè)有效地應(yīng)用VPD和改進(jìn)路線及其優(yōu)先級。

　　MSC.Software公司最近就對近300個汽車團(tuán)體進(jìn)行了VPDMM的評估。MSC.Software公司的VPDMM數(shù)據(jù)庫使企業(yè)可以將其當(dāng)前環(huán)境和業(yè)界產(chǎn)品研發(fā)流程的平均水平或最佳水平的比較成為可能。

　　現(xiàn)在，幾乎每一個成功的企業(yè)都開始應(yīng)用仿真技術(shù)精確地對存在的問題進(jìn)行診斷。一旦經(jīng)驗(yàn)被捕獲，就可以通過仿真執(zhí)行一個標(biāo)準(zhǔn)化的測試流程。下一步就是獲得足夠的經(jīng)驗(yàn)和信心使用仿真分析作為設(shè)計(jì)凍結(jié)的依據(jù)。當(dāng)達(dá)到這樣的級別后，企業(yè)就擁有了一個很好的擁有模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)管理定義的流程，接著，就可以考慮準(zhǔn)備應(yīng)用虛擬產(chǎn)品開發(fā)做目標(biāo)分解。如果最終可以做到優(yōu)化VPD的流程，則可以在整個產(chǎn)品定義的各個階段覆蓋供應(yīng)商的范圍內(nèi)很好應(yīng)用VPD，同時，把“企業(yè)級”這個定義加以擴(kuò)展，包括一個企業(yè)的海外分支機(jī)構(gòu)、供應(yīng)鏈，甚至客戶，他們相互之間的協(xié)同和溝通通過VPD成熟度的提升可以做得更好。現(xiàn)在，VPDMM正在成為評估和衡量應(yīng)用VPD成功程度的一個可操作的標(biāo)準(zhǔn)。