汽車行業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用趨勢解讀

1、您如何理解數(shù)字孿生技術(shù)對汽車行業(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)計基礎(chǔ)。在汽車產(chǎn)品的設(shè)計階段，需要企業(yè)能夠利用數(shù)字孿生技術(shù)提高設(shè)計的準(zhǔn)確性，并通過虛擬仿真試驗驗證產(chǎn)品在真實環(huán)節(jié)中的性能。在汽車產(chǎn)品虛擬驗證方面，必須要通過驗證平臺進(jìn)行一系列可重復(fù)、可變參數(shù)、可加速的仿真實驗，來驗證產(chǎn)品在多種外部環(huán)境下的性能和表現(xiàn)，在設(shè)計階段就驗證產(chǎn)品的適應(yīng)性，并通過仿真找尋缺陷，對產(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物樣機的制作。

圖.白車身數(shù)字化模型

無論是針對產(chǎn)品或者是工廠的數(shù)字孿生模型，東風(fēng)汽車都需要強大的平臺算力作支撐，來支撐工業(yè)虛擬仿真或數(shù)字孿生場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)來逐級展示車間、產(chǎn)線及單機三個層級的總信息。

在工廠三維數(shù)字孿生場景中，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，這個過程會使用到一系列的設(shè)計軟件。包括：3DS MAX、Lumion、After efferc cc等軟件。從三維建模開始，先用3DS MAX對汽車廠房和生產(chǎn)線進(jìn)行3D效果布局，然后將設(shè)計好的3D效果文件導(dǎo)入到Lumion軟件進(jìn)行動畫漫游設(shè)計，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，這個過程主要利用三維CAD軟件進(jìn)行三維實體建模。整個數(shù)字化工廠搭建過程中非?？简瀳D形工作站的綜合計算能力、大內(nèi)存和GPU渲染技術(shù)來實時編輯3D場景。

最后是工藝仿真階段，利用仿真軟件對三維模型進(jìn)行仿真分析以驗證設(shè)計是否滿足生產(chǎn)要求。主要針對仿真三維模型的導(dǎo)入、仿真模型的調(diào)試及仿真運行視頻的錄制。

整個設(shè)計過程涉及到多款設(shè)計軟件應(yīng)用，包括各個軟件之間的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、協(xié)同處理和場景呈現(xiàn)，對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應(yīng)用時，發(fā)揮更高性能，快速的完成工作；另一方面，在運行多款應(yīng)用時需要工作站具備較好的穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)宕機、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)過宕機等意外狀況。整個研發(fā)過程的體驗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)帶來了一個不容忽視的課題那就是汽車電磁性能評估與電磁兼容研究。

在研發(fā)過程中評估研究汽車電磁性能與電磁兼容性時，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、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)以及多體動力學(xué)仿真等。這些仿真技術(shù)對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)，以往我們針對整車的三維全波電磁場仿真需要3個小時以上的等待處理時間，替換成惠普Z系列工作站之后仿真時間大幅縮短，平均時間在1小時10分鐘左右，整體工作效率得到顯著的提升。

4、針對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控制系統(tǒng)相結(jié)合的方法實現(xiàn)汽車的自動巡航（ACC），自主泊車（APS），自動緊急剎車（AEB）等一系列功能。作為實驗的補充和替代，從汽車天線性能評估到真實的虛擬駕駛測試，最終交付滿足產(chǎn)品性能要求的信息結(jié)果。整個虛擬仿真計算過程對圖形工作站顯卡GPU、計算性能、計算的穩(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。