Автомобильная промышленность является одним из крупнейших и наиболее влиятельных рынков на планете. В настоящее время он претерпевает больше изменений, гораздо большие, чем за сто лет до этого. Постоянно меняющаяся ситуация в отрасли обусловлена быстрыми технологическими инновациями, регулированием, связанным с проблемами окружающей среды и безопасности, а также ожиданиями клиентов и рынка.
Производители и поставщики оригинального автомобильного оборудования одновременно сталкиваются с необходимостью повысить уровень внедрения электромобилей, добавить более функциональные вспомогательные функции вождения и внедрить более персонализированный опыт для потребителей. В то же время они должны продолжать идти в ногу с проблемами рынка, такими как поддержание доступности транспортных средств, понимание быстро меняющихся вариантов использования искусственного интеллекта и машинного обучения, а также защита от утечек данных и кибербезопасности.
На протяжении десятилетий автопроизводители использовали моделирование, чтобы сократить затраты и время, а также улучшить качество в таких областях, как аэродинамика, долговечность, ударопрочность и сгорание. Сегодня потребность в использовании моделирования для решения всех аспектов проектирования транспортных средств возросла в геометрической прогрессии, поскольку автомобиль становится все более сложным. Давайте рассмотрим некоторые варианты использования 3D моделирования в области электрифицированных силовых агрегатов, ассистентов вождения и транспортных средств с программным управлением.
Электрифицированные силовые агрегаты
В отрасли остро стоит вопрос срочного перевода автомобилей на полностью электрические силовые агрегаты. В каком-то смысле электрические силовые агрегаты гораздо проще спроектировать, поскольку в них меньше компонентов; исчезли сотни дорогих и сложных деталей, таких как радиаторы, поршни, топливные баки и свечи зажигания. Но отрасль все еще борется с самым большим, важным и дорогим компонентом электромобиля: аккумулятором.
Рабочие процессы 3D моделирования имеют важное значение для разработки оптимального размера, упаковки и радиуса действия батареи. Эффективное моделирование должно обнаруживать и смягчать температурный разгон аккумуляторов во время сбоев, зарядки и в экстремальных условиях эксплуатации.
Модели аккумуляторов пониженного порядка, основанные на физике, необходимы при разработке программного обеспечения для управления батареями. 3D моделирование также имеет решающее значение для оптимизации компонентов с учетом мультифизических критериев проектирования, таких как структурные, тепловые и электромагнитные требования к двигателю и силовым электронным модулям. Одновременную оптимизацию этих критериев можно выполнить только с помощью 3D моделирования, которое позволяет исследовать тысячи итераций проектирования одновременно с тем, как это потребовалось бы для проектирования, создания и тестирования нескольких итераций с использованием традиционного метода физического прототипирования.
Развитие систем помощи водителю и автономности
По некоторым предсказаниям, к настоящему времени управление автомобилем должно было стать полностью автономным. Но многие разработчики отложили оптимистичные цели из-за проблем, ограничивающих признание и рост беспилотных транспортных средств. Обеспокоенность общественности подчеркивает то, что всегда было главной задачей автомобильной промышленности: обеспечение безопасности водителей и пассажиров.
С ростом вычислительной мощности, искусственного интеллекта, машинного обучения и сенсорных технологий отрасль теперь может предложить множество функций активной безопасности в дополнение к традиционной пассивной защите или защите от столкновений. Постепенное внедрение функций усовершенствованной системы помощи водителю, таких как адаптивный круиз-контроль, автоматическое торможение и автоматическая парковка, привело к увеличению спроса на дополнительную помощь при вождении, поскольку клиенты ценят их преимущества, а автопроизводители осознают бесконечные инновации, возможные для защиты своих клиентов.
В наиболее сложных системах уже неэффективно, а иногда и невозможно использовать традиционные процессы проектирования, прототипирования и тестирования. 3D моделирование дает инженерам инструменты для безопасного и эффективного решения сложных задач. Вместо того, чтобы проверять тестовые примеры на миллионах физических миль, технологии безопасного автоматического вождения можно виртуально разработать, протестировать и проверить всего за несколько дней. Невероятно сложные сценарии можно выявить только путем объединения анализа безопасности и моделирования для воспроизведения реальных условий и прогнозирования результатов гораздо раньше в процессе разработки.
Поддержка программно-определяемых транспортных средств
Поскольку объем программного обеспечения в автомобиле превышает 100 миллионов строк кода, отрасль осознала необходимость перехода к архитектуре программно-определяемого автомобиля (SDV). SDV обычно используется в отрасли для обозначения транспортного средства, которое управляет своими операциями и обеспечивает новые функции в первую очередь или полностью с помощью программного обеспечения. С помощью SDV производители могут добавлять новые функции, меняя только программное обеспечение, но при этом не модифицируя аппаратное обеспечение. Программно-управляемые функции разрабатываются как часть оригинальной конструкции автомобиля, но также обновляются после продажи автомобиля посредством беспроводной передачи данных.
Такие методологии, как системное проектирование на основе моделей (MBSE), имеют решающее значение для управления требованиями к этим функциям на протяжении всего срока службы автомобиля: не только для требований изменяющегося программного обеспечения, но и для исходных требований к оборудованию. Анализ и оценка функциональной безопасности и кибербезопасности также имеют решающее значение как часть первоначального проекта, но также и по мере того, как программное обеспечение продолжает совершенствоваться. Аналогичным образом, 3D моделирование следует использовать для проектирования исходного аппаратного обеспечения транспортного средства, а затем также использовать для проверки нового программного обеспечения в течение срока службы транспортного средства с использованием аппаратных моделей цифровых двойников. Виртуальная проверка имеет решающее значение для обеспечения безопасности и надежности перед тем, как новое программное обеспечение будет передано на автомобили клиента OTA.
Хотя силовые агрегаты электромобилей, функции ADAS и SDV являются новейшими тенденциями в области мобильности, инновации продолжаются во всех аспектах автомобилей, включая замену материалов на более легкие и экологичные материалы, установка «умных» электромеханических компонентов и использование новых светотехнических/оптических технологий.
3D моделирование имеет решающее значение для обеспечения оптимизации каждого компонента, чтобы обеспечить высочайшее качество, снизить вес компонентов, а также уменьшить затраты за счет использования интеллектуальных технологий.
Моделирование сложных деталей и процессов позволяет специалистам в автомобилестроительной отрасли уверенными темпами шагать в будущее, предоставляя пользователям автомобилей лучший опыт вождения, обеспечивая безопасность и комфорт.
В DigitalCraft3D мы помогаем специалистам разных отраслей сделать процесс 3D проектирования более простым и быстрым. Узнайте больше о наших возможностях в разделе “Портфолио”.
