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MSC：仿真技（jì）術驅動汽車設計

2016-2-22 來源：中國（guó）工（gōng）業新聞網作（zuò）者：中國工業報記者郭俐君

　　“中國（guó）已經發展成為世界最大的（de）汽車消費市場之一（yī），市場對於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、車型多樣化方麵的渴（kě）求。”麵對赴北美采（cǎi）訪的中國媒體，Me鄄chanicalSimulationCorporation(簡稱MSC)的胡進博士坦言，目前中國一些汽車製造商的設計（jì）和生產流程僅能滿足市（shì）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（zhēn）技術（shù）是一（yī）個（gè）很有效率的途徑。

　　的確，在老牌汽車工業國，仿真已經（jīng）作為一種重（chóng）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（yǐ）獲得怎樣的效果，從而在不影響現實（shí）流程的（de）情況下在虛擬環境中對其（qí）進行優化和評估。而汽車行業使用仿真技術帶來的收益（yì）是（shì）顯而易見的。比如驅動設計，提高（gāo）現有設備的生產效率，降低規劃新設備的投資，削減庫（kù）存縮短生產時間，優（yōu）化係統（tǒng）規（guī）模，減少投（tóu）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（pái）等。

　　事實上，中（zhōng）國的汽車製造（zào）商也早已（yǐ）進行了這方麵的實踐，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（duō）地應用於生產戰略的製定當中，包括（kuò）從（cóng）焊裝到總裝過程中的生產序列調整（zhěng）等等。在（zài）諸多的仿真軟件中，MSC旗下的（de）CarSim是一個口（kǒu）碑極佳的產品。

　　處（chù）處開花的CarSim

　　MSC成立於1996年，根源於國（guó）際著（zhe）名的科研機構UMTRI（密歇根大學交通運輸研究所），主要創始人（rén）是國際知名的車輛動力學專家ThomasD.Gillespie，MichaelSayers和SteveHann。

　　作為專業的汽（qì）車係統仿真軟件開發公司，MSC的主（zhǔ）要商業產品是CarSim、TruckSim、BikeSim，實時仿真車輛模型，駕駛模擬器等。其係列軟件被國際上眾多的汽車製造商、零部件供應商所采用（yòng），已成為汽車行業的標準軟件，享（xiǎng）有很高（gāo）的聲譽。在MSC出示的相關資料中（zhōng），記者看到（dào），GM，Ford，VOLVO，TOYOTA，HONDA，NISSAN，GMDAEWOO，MITSUBISHI，ISUZU，HYUNDAI，FI鄄AT，SUZUKI，SUBARU，BOSCH，AD鄄Vioses，AISIN，AAM，ArvinMeritor，Auto鄄（juàn）liv，BRIDGESTONE，Calspan，cidaut，Continental，DAIHATSU，DANA，DEN鄄（juàn）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（juàn）GIO，QinetiQ，RAHALLETTERMANRACING，RICARDO，SAAB，SKF，STEWART&STEVENSON，TAKATA，Vis鄄teon，YAMAHA，YOKOHAMA，一汽技術中心，泛亞（yà）汽車技術有限公司，上海汽車（chē）研究院，吉（jí）利汽車研（yán）究院，柳州五（wǔ）菱汽車有限責任公司，佳通輪胎等都是Carsim係列軟件的主要客戶。

　　據胡進介紹，MSC自（zì）主開發了（le）多剛（gāng）體動力學軟件VehicleSim，VehicleSim由人工智能語言LISP編寫而（ér）成，它可以根據用戶輸入的簡單係統定義，推導出（chū）複雜的多剛體機械係統動力學（xué）模（mó）型並生成相應的計算機程序，因而（ér）被廣泛地應用在汽車、機器人（rén）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（jì）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。

據胡進介紹，MSC自主開發了多剛體動力學（xué）軟件VehicleSim，VehicleSim由人工智能語言LISP編（biān）寫而成

　　具體來說，CarSim是專門（mén）針對車輛動力學的仿真軟件，CarSim模型在計（jì）算機上運行的速度比（bǐ）實時快3~6倍，可（kě）以仿真車輛對（duì）駕駛員，路麵及空氣動力學（xué）輸（shū）入的響應，主要用來預（yù）測和仿真汽車整車的操縱穩定性、製動性、平順性、動力（lì）性和經濟性（xìng），同時被廣泛地應用於現代汽車控製係統的開發。此外，CarSim還可（kě）以方便靈活地定義試驗環境和試驗過程，詳細定義整車各係統的特性參數和（hé）特性文件；

助力智（zhì）能駕駛和車輛主動安全；對競（jìng）爭對手車輛進行分析等。

　　胡進表示，CarSim軟件適用於以下車型（xíng）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（liàng）的動力性、燃油經濟性、操縱穩定性、製動性及平順（shùn）性；通過軟件如MATLAB，Excel等進（jìn）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（jiè）麵，車輛模型求解器，繪圖工具，三維（wéi）動畫回放工具，功率譜分析（xī）模塊；程（chéng）序穩（wěn）定（dìng）可靠。

　　此（cǐ）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（shí）係統的接口，可聯（lián）合進行（háng）HIL仿真；先進的事件處理技術，實現複雜工況的仿真；友（yǒu）好的圖形（xíng）用戶界麵，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（xiàn）用戶自定義變量的仿真結果輸（shū）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（kě）以利（lì）用Trucksim軟件包來進行。Trucksim與Carsim在操（cāo）作上非常（cháng）相（xiàng）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係（xì）統（tǒng），而且還會有雙（shuāng）輪胎，多軸的布置形式，並有多種的拖車－掛車組合形式。Trucksim有兩（liǎng）個大（dà）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，每一個類別裏都有（yǒu）12種基本的整車（chē）布置形式。如客戶（hù）需要（yào），可以定製特殊的整車（chē）布置形式，且工作在Trucksim環境下。其（qí）提供的車（chē）型種類幾（jǐ）乎涵蓋了世界上的大部分（fèn）卡車和客車。

　　技術應用須（xū）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，隻貴在堅持二（èr）字。自公司成（chéng）立以來（lái），一直執著於仿真技術，從未偏離既（jì）定軌道。”自1996年就供職於MSC的胡進（jìn），對於（yú）MSC的（de）成功有著很樸素的（de）認識。

　　為更有效（xiào）地針對中國市場，MSC公（gōng）司在（zài）中國實行的是代理商製度，其惟一代理商為奧（ào）泰克汽車（chē）技術有限（xiàn）公司（sī）。奧泰克汽車技術有限公（gōng）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（guó）獨（dú）家合作夥伴，奧泰（tài）克提供專業整（zhěng）車車輛動（dòng）力學仿真軟件、HIL台以及駕駛模（mó）擬器等，並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（qī）合作關係，致力於建立人才長效培養機製。

　　胡進（jìn）認為，通過近幾十年的建設與發展，中國對於汽車仿（fǎng）真係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製國家重點實驗室，這些實驗室已經（jīng）成為我（wǒ）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（hé）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（xīn）體係的建立與完善，並意味著中國在國際汽車工程科技領域形（xíng）成了一定的學術影響力。

　　就國內汽（qì）車企業對仿真係統的使用狀況而（ér）言，胡進表示，目前（qián）不少汽車企業都（dōu）購買了相應的仿（fǎng）真係統計算機軟件；基本上主機廠都有（yǒu）相（xiàng）應的工（gōng）程師從事（shì）這項工（gōng）作；一些廠（chǎng）家已經有能力對車輛模型和實車對（duì）標，精確度已經證明可（kě）以滿（mǎn）足廠家的（de）設計要求；通過建模可以更加深入地了解和掌握車（chē）輛的原理和特性，為設計提供指導性的幫助。

　　“但是，目前（qián）這些仿真技術（shù）還無法參與設計和驗證環節；經驗不足、時間緊，工程（chéng）師（shī）無法用仿真技術指導設計；國內仿真（zhēn）技術供應商殘差不齊，提供的產品和技術支持很差……”胡進表（biǎo）示，以上情（qíng）況都是中國企業在（zài）應用仿真係統時（shí）遇到的難題。

　　由於工作關係，胡進接觸（chù）了不少的（de）中國主機廠。令他略感遺（yí）憾的是，在一些企業當（dāng）中（zhōng），仿真技術的（de）應用往往是由工程技術人（rén）員來主（zhǔ）導，一些企（qǐ）業決策者並沒有真正意識到（dào）仿真技術的重要意義。“這就存在一個問題，當（dāng）一個項目執行到一半時，由於（yú）相關技術人員的離（lí）職或者決策層的忽視（shì），項目往往不了了之。這樣的情況我看得太多了，投了巨資，花（huā）了工夫（fū），但由於人事變動，一個項（xiàng）目就黃了，前麵的投資也打水漂了。任何一個技術（shù）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（yǐ）。

　　可（kě）喜的是，目前已經（jīng）有越來越多的中國汽車企業意（yì）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（shù）。“為了突破各個流程中（zhōng）的技術瓶頸，必（bì）須明確（què）問題所（suǒ）在並采取適當方法解決問題。如果使用仿真（zhēn）方（fāng）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（yán）究，事半功倍。這個觀念已經被（bèi）廣為認可。”胡進說。

　　另（lìng）一個利好的消息是，2015年，國務院正式（shì）頒發“中國（guó）製造2025”行動綱領，全麵推（tuī）進實施製造（zào）強國戰略。“中國製造（zào）2025”戰略中的五項重大工程，對中國工業企（qǐ）業的研發創新能力提出了極高的要求；“中國製造2025”戰略中（zhōng）十大重點領域（yù），同樣需要研發創（chuàng）新能力作為支撐。可以說，研發創新平台是實現“中國製造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將一如既往地致力於幫助中國企業構建（jiàn）“基於仿（fǎng）真的研發（fā）創新平台”，以縮短產品研發周期、降低（dī）研發成本、提（tí）高產品開發質量、提升產品研發效率，助力汽車企（qǐ）業從中國製造向中國創造轉型升級。

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