汽車行業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用趨勢(shì)解讀

1、您如何理解數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)汽車行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)作用？

我認(rèn)為推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型企業(yè)首先必須有良好的數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。在汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，需要企業(yè)能夠利用數(shù)字孿生技術(shù)提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，并通過虛擬仿真試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)節(jié)中的性能。在汽車產(chǎn)品虛擬驗(yàn)證方面，必須要通過驗(yàn)證平臺(tái)進(jìn)行一系列可重復(fù)、可變參數(shù)、可加速的仿真實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證產(chǎn)品在多種外部環(huán)境下的性能和表現(xiàn)，在設(shè)計(jì)階段就驗(yàn)證產(chǎn)品的適應(yīng)性，并通過仿真找尋缺陷，對(duì)產(chǎn)品的性能和表現(xiàn)進(jìn)行不斷優(yōu)化，這樣才能最大化的減少實(shí)物樣機(jī)的制作。

圖.白車身數(shù)字化模型

無論是針對(duì)產(chǎn)品或者是工廠的數(shù)字孿生模型，東風(fēng)汽車都需要強(qiáng)大的平臺(tái)算力作支撐，來支撐工業(yè)虛擬仿真或數(shù)字孿生場(chǎng)景下三維建模處理需求，而工作站所搭配的CPU+GPU的算力組合無疑是最優(yōu)的選擇。

圖.虛擬仿真分析

2、可以展開描述東風(fēng)汽車在數(shù)字化工廠方面的具體建設(shè)經(jīng)驗(yàn)嗎？

東風(fēng)汽車在制造全過程中，已經(jīng)初步建立了汽車工廠的數(shù)字孿生模型，包含了生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程等全部的數(shù)字環(huán)境，在車間全景可視化方面，通過車間數(shù)字孿生系統(tǒng)來逐級(jí)展示車間、產(chǎn)線及單機(jī)三個(gè)層級(jí)的總信息。

在工廠三維數(shù)字孿生場(chǎng)景中，我們按照沖焊、焊裝、涂裝、總裝這四大工藝將生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，這個(gè)過程會(huì)使用到一系列的設(shè)計(jì)軟件。包括：3DS MAX、Lumion、After efferc cc等軟件。從三維建模開始，先用3DS MAX對(duì)汽車廠房和生產(chǎn)線進(jìn)行3D效果布局，然后將設(shè)計(jì)好的3D效果文件導(dǎo)入到Lumion軟件進(jìn)行動(dòng)畫漫游設(shè)計(jì)，并利用After Effects軟件進(jìn)行后期處理。

圖. 三維數(shù)字化車間

在工藝建模效果得到客戶方確認(rèn)后，按照建模效果進(jìn)行三維工藝設(shè)計(jì)，這個(gè)過程主要利用三維CAD軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模。整個(gè)數(shù)字化工廠搭建過程中非常考驗(yàn)圖形工作站的綜合計(jì)算能力、大內(nèi)存和GPU渲染技術(shù)來實(shí)時(shí)編輯3D場(chǎng)景。

最后是工藝仿真階段，利用仿真軟件對(duì)三維模型進(jìn)行仿真分析以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否滿足生產(chǎn)要求。主要針對(duì)仿真三維模型的導(dǎo)入、仿真模型的調(diào)試及仿真運(yùn)行視頻的錄制。

整個(gè)設(shè)計(jì)過程涉及到多款設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用，包括各個(gè)軟件之間的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、協(xié)同處理和場(chǎng)景呈現(xiàn)，對(duì)于工作站的兼容性和穩(wěn)定性提出了較高要求：一方面需要工作站能夠在處理單項(xiàng)應(yīng)用時(shí)，發(fā)揮更高性能，快速的完成工作；另一方面，在運(yùn)行多款應(yīng)用時(shí)需要工作站具備較好的穩(wěn)定性，不會(huì)出現(xiàn)宕機(jī)、藍(lán)屏等情況。

采用惠普Z系列工作站后，我們明顯感覺不僅應(yīng)用軟件在使用中得到了優(yōu)化，處理數(shù)據(jù)更加得心應(yīng)手，更沒有出現(xiàn)過宕機(jī)等意外狀況。整個(gè)研發(fā)過程的體驗(yàn)感得到了大幅度上升，讓我們能夠更加專注于研發(fā)創(chuàng)新本身，解決了后顧之憂。

3、在產(chǎn)品研發(fā)過程中，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車之間有何差異，為您的工作帶來了哪些新的挑戰(zhàn)？

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)維度來看，新能源汽車電子化程度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燃油汽車，越來越多的電子技術(shù)已經(jīng)開始在汽車上使用，從而提升產(chǎn)品的智能化水平，如汽車的車載通信系統(tǒng)、ADAS系統(tǒng)、GPS、5G天線等。眾多電子產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用，也給汽車行業(yè)帶來了一個(gè)不容忽視的課題那就是汽車電磁性能評(píng)估與電磁兼容研究。

在研發(fā)過程中評(píng)估研究汽車電磁性能與電磁兼容性時(shí)，我們需要用到很多專業(yè)的虛擬仿真應(yīng)用，例如在車載通信天線單元及天線布局仿真 、車載雷達(dá)仿真與設(shè)計(jì)、V2X虛擬駕駛仿真、整車電磁抗干擾EMC/EMI仿真、控制系統(tǒng)模型化開發(fā)以及多體動(dòng)力學(xué)仿真等。這些仿真技術(shù)對(duì)于圖形工作站的算力、穩(wěn)定性、兼容性要求往往較高，需要較長時(shí)間的求解分析過程和精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型展現(xiàn)，以往我們針對(duì)整車的三維全波電磁場(chǎng)仿真需要3個(gè)小時(shí)以上的等待處理時(shí)間，替換成惠普Z系列工作站之后仿真時(shí)間大幅縮短，平均時(shí)間在1小時(shí)10分鐘左右，整體工作效率得到顯著的提升。

4、針對(duì)新能源汽車在智能化（ADAS）和網(wǎng)聯(lián)化（車聯(lián)網(wǎng)）方面，在研發(fā)過程中如何通過虛擬仿真來驗(yàn)證其技術(shù)的可靠性？

簡單來說，智能化（ADAS）和網(wǎng)聯(lián)化（車聯(lián)網(wǎng)）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)主要路徑。智能化是指依賴于先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)ADAS，采用車載傳感器與汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)汽車的自動(dòng)巡航（ACC），自主泊車（APS），自動(dòng)緊急剎車（AEB）等一系列功能。作為實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和替代，從汽車天線性能評(píng)估到真實(shí)的虛擬駕駛測(cè)試，最終交付滿足產(chǎn)品性能要求的信息結(jié)果。整個(gè)虛擬仿真計(jì)算過程對(duì)圖形工作站顯卡GPU、計(jì)算性能、計(jì)算的穩(wěn)定性與可靠性需求較高，特別是工作站GPU的處理能力直接影響仿真的處理等待時(shí)間和結(jié)果呈現(xiàn)。借助惠普Z系列工作站搭載的英特爾至強(qiáng)系列高端CPU和英偉達(dá)RTX系列高性能GPU，不僅縮短了仿真處理時(shí)間，還提升了呈現(xiàn)效果，使仿真結(jié)果具有更加逼真的物理性質(zhì)、材質(zhì)乃至光照效果，為東風(fēng)新能源汽車智能化（ADAS）和網(wǎng)聯(lián)化（車聯(lián)網(wǎng)）落地提供了全方位算力支持。