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AERI微課堂回顧--虛擬驗(yàn)證流程化及自動化開發(fā)技術(shù)

2020-05-09 23:15:47·  來源：CATARC汽車工程研究院  
　
2020年5月8日，中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司耐久輕量化開發(fā)工程師王鵬以虛擬驗(yàn)證流程化及自動化開發(fā)技術(shù)為主題與業(yè)內(nèi)朋友在汽車測試網(wǎng)微課堂直播平臺上
2020年5月8日，中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司耐久&輕量化開發(fā)工程師王鵬以“虛擬驗(yàn)證流程化及自動化開發(fā)技術(shù)”為主題與業(yè)內(nèi)朋友在汽車測試網(wǎng)微課堂直播平臺上進(jìn)行了分享與交流，來自多家整車廠、零部件企業(yè)等相關(guān)行業(yè)近1000人次在直播間里展開熱烈討論。
 
以下是課堂焦點(diǎn)內(nèi)容速記匯總，與業(yè)內(nèi)共饗！
 
大家好，今天跟大家分享的內(nèi)容為虛擬驗(yàn)證流程化及自動化開發(fā)技術(shù)，通俗點(diǎn)講，就是虛擬驗(yàn)證全過程的自動化流水線開發(fā)技術(shù)。
 
接下來，我會圍繞下面五個(gè)方面內(nèi)容展開，其中核心內(nèi)容為第二部分，即虛擬驗(yàn)證全過程的高度自動化流水線。第三部分，我們重點(diǎn)關(guān)注流水線后半段，實(shí)現(xiàn)全自動化的部分，從有限元模型開始，分享約束、加載、計(jì)算、后處理、出報(bào)告的全自動化涉及的關(guān)鍵技術(shù)。第四部分，我們重點(diǎn)關(guān)注流水線的前半段，分享從CAD數(shù)據(jù)到有限元模型的高度自動化涉及的關(guān)鍵技術(shù)。最后，第五部分，我們還是回歸到整個(gè)流水線，談?wù)勌摂M驗(yàn)證過程全自動化的實(shí)現(xiàn)。
 
 
首先談一下虛擬驗(yàn)證的現(xiàn)狀和趨勢，目前無論是有限元建模、還是施加邊界條件、或者后處理、出報(bào)告等方面依然以人工操作的工作模式為主。部分做的超前的會依賴一定的二次開發(fā)技術(shù)在單個(gè)操作節(jié)點(diǎn)上提高一定的效率，但并沒有從根本上改變落后的工作模式。而在整車制造領(lǐng)域，在上世紀(jì)三十年代轉(zhuǎn)向流水線生產(chǎn)時(shí)，在成本控制、工作效率方面一下有了質(zhì)的飛躍。因此，研發(fā)領(lǐng)域若想在工作效率方面有質(zhì)的提升，一定也會向流程化、自動化、平臺化的流水線工作模式轉(zhuǎn)變。
 
現(xiàn)在我們看到的就是虛擬驗(yàn)證全過程的一個(gè)高度自動化的流水線。整個(gè)流水線開發(fā)的思路是將工程師每個(gè)手動操作步驟封裝成可以自動實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的模塊，并在不同模塊之間實(shí)現(xiàn)自動傳遞。目前，通過下面講到的流水線開發(fā)技術(shù)，整個(gè)流水線的后半段，即從有限元模型開始，加載、計(jì)算、后處理、出報(bào)告的部分可以實(shí)現(xiàn)全自動化。整個(gè)流水線的前半段，即從CAD數(shù)據(jù)到有限元模型的部分也可以實(shí)現(xiàn)高度自動化。
 
接下來，我們重點(diǎn)關(guān)注全自動化的部分。分享加載、計(jì)算、后處理、出報(bào)告的流水作業(yè)過程涉及的關(guān)鍵技術(shù)。這部分內(nèi)容主要有三部分組成：Excel庫文件、參數(shù)化報(bào)告模板、自動化主流程。三部分內(nèi)容相輔相成，自動化主流程在實(shí)施流水作業(yè)時(shí)會自動引用庫文件和參數(shù)化報(bào)告模板。
 
與Excel庫文件、參數(shù)化報(bào)告模板、自動化主流程相對應(yīng)，涉及表格控制技術(shù)、報(bào)告模板開發(fā)技術(shù)、工作流程開發(fā)技術(shù)。其中表格控制技術(shù)控制四大類庫文件，分別進(jìn)行特征位置管理、計(jì)算頭文件管理、報(bào)告參數(shù)管理和視圖視角管理；報(bào)告模板開發(fā)技術(shù)的核心是參數(shù)化，參數(shù)化后可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)分析項(xiàng)共用一個(gè)報(bào)告模板，只需要將各分析項(xiàng)的各自的參數(shù)值傳遞給報(bào)告模板即可。工作流程開發(fā)的核心是流程化和自動化，流程化允許我們從基礎(chǔ)網(wǎng)格模型開始，引出任意多條分支，分別完成多個(gè)計(jì)算任務(wù)，并且配合自動化，所有的分析項(xiàng)目可以自動完成，徹底將工程師從重復(fù)勞動中解放出來。
 
接下來，我們通過一個(gè)視頻直觀感受下流水線工作模式的運(yùn)行過程。1.首先是基礎(chǔ)網(wǎng)格模型的一個(gè)展示，邊界位置是不需要做任何處理的；2.接著是約束、載荷、局部坐標(biāo)系的自動創(chuàng)建，以及計(jì)算頭文件的自動生成；3.自動提交計(jì)算；4.最后是報(bào)告自動生成過程。
 
接下來，我們將傳統(tǒng)人工操作的工作模式與流水線工作模式的工作效率做一個(gè)對比。傳統(tǒng)模式下，一般載荷的數(shù)量、截圖的數(shù)量、提取結(jié)果的次數(shù)等等，都是與分析工況的數(shù)量成正比的，分析工況越多，重復(fù)勞動成倍增長。使用新的流水線工作模式，可從根本上規(guī)避這個(gè)階段的重復(fù)勞動。以前車門所有剛度分析項(xiàng)目為例，采用流水作業(yè)的方式，工作效率可提升85%以上。
 
講到這里，大家可能會有一個(gè)問題，那就是基于流程化與自動化開發(fā)技術(shù)搭建好的流水線，同一項(xiàng)目周期內(nèi)的每一輪數(shù)據(jù)，是不是都適用。對于不同的項(xiàng)目，是不是也同樣適用？答案是肯定的。單個(gè)項(xiàng)目周期內(nèi)，每一輪數(shù)據(jù)在實(shí)施流水作業(yè)之前唯一需做的準(zhǔn)備工作即是將第一類Excel庫文件里，模型特征位置的幾何信息做一個(gè)提取，其他的都可以交給流水線自動完成。對于跨項(xiàng)目的情況，流水線也可以直接移植到新項(xiàng)目，唯一需要做的準(zhǔn)備工作也是將Excel庫文件的內(nèi)容做適當(dāng)?shù)母?。
 
以上是今天分享的整個(gè)流水線的后半段，全自動化的部分。接下來我們重點(diǎn)關(guān)注流水線的前半段，有限元建模的部分。首先是模型連接的自動化關(guān)鍵技術(shù)，包括連接分離技術(shù)、層級關(guān)系處理技術(shù)、螺栓自動識別技術(shù)等。其中焊點(diǎn)建模的關(guān)鍵是嚴(yán)格在所在層級內(nèi)打焊點(diǎn)。目前，通過使用焊點(diǎn)分離技術(shù)，結(jié)合層級處理技術(shù)，即便是規(guī)范程度一般的CAD數(shù)據(jù)，也可實(shí)現(xiàn)Biw級別焊點(diǎn)自動建模成功率在95%以上，規(guī)范程序較好的數(shù)據(jù)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)建模全自動化。對于螺栓建模，可通過螺栓識別技術(shù)，識別帶有螺桿、螺帽的完整螺栓進(jìn)行自動建模。
 
下面兩個(gè)動態(tài)圖向我們展示了連接分離技術(shù)與層級處理技術(shù)的流水作業(yè)過程。
 
下面的我們繼續(xù)從視覺上感受一下焊點(diǎn)的自動建模過程。示例為規(guī)范程序比較好的前門數(shù)據(jù)，采用流水線工作模式自動創(chuàng)建前車門所有焊點(diǎn)的成功率是100%。
 
除連接外，從CAD數(shù)據(jù)到有限元模型的自動化關(guān)鍵技術(shù)還包括：自動中面技術(shù)、模型ID自動管理技術(shù)、屬性及材料的自動創(chuàng)建技術(shù)、網(wǎng)格自動批處理技術(shù)等。
 
目前，整個(gè)虛擬驗(yàn)證全過程的流水線，在有限元模型加載、計(jì)算、后處理、出報(bào)告等方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動化，并且在建模方面，包括自動中面處理、屬性及材料的創(chuàng)建、模型ID的管理、焊點(diǎn)、粘膠、螺栓的建模等方面也已具備全自動化的潛力。隨著網(wǎng)格批處理技術(shù)及焊縫建模技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，虛擬驗(yàn)證過程會實(shí)現(xiàn)全自動化流水作業(yè)。
 
以上就是今天分享的全部內(nèi)容，感謝大家。
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