Scania将solidThinking Inspire 应用于设计流程中

   行业：商用车/汽车

    挑战：加速设计和开发流程，打造更轻便、结构性强、功能丰富的组件设计方案。

    Altair 解决方案：以仿真技术为依托，在开发链中运用 solidThinking Inspire 的设计流程。

    优点：精选组件质量降低30% ；在设计流程前期采用仿真技术使开发速度提升3倍 ； 设计部门、工程部门和测试部门间的协作关系更加密切、稳固

    背景介绍 

   Scania 是一家全球性公司，其销售机构和服务机构遍布 100 余个国家/地区。 该公司开发研制商用车和发动机解决方案。Scania 的生产位于欧洲和拉丁美洲。 Scania 拥有约 38,600 名员工。其中，约 16,000 名员工在 Scania 的全球直属机构负责销售和服务事宜。六个新兴市场中，Scania 在其中的七个国家和地区拥有生产中心，大约有 12,400 名员工在其生产中心工作。Scania 的总部位于瑞典南泰利耶，其中有 5,800 名员工从事销售、行政管理和其他工作。此外南泰利耶还是 Scania 的研发业务中心，拥有员工约 3,300 名。

    挑战 

    在将新产品推向市场时，汽车和商用车行业会面临诸多挑战。目前，二氧化碳排放相关法规纷纷出台，客户对车辆效率的要求也越来越高，这些都促使该行业要 打造出更轻便、更高效且安全的产品。不仅如此，企业还要面临激烈的市场竞争和 巨大的价格压力。这些因素迫使开发团队加快开发过程，缩短产品上市时间。对 Scania 而言，其中大多数挑战都促使该团队重新评估现有流程。 经历从传统的样机物理测试到虚拟测试这一转变后，该公司发现，设计部门和工程部门间所需的迭代循环过多。这一问题促使 Scania 实施了一项以仿真技术为依托、要求设计师对设计任务肩负更大责任的设计流程。借助 solidThinking Inspire 对设计进行预先仿真和优化，Scania 才得以实现这一目标。    

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    “Inspire 工具的实用性很强，有助于我们的设计师深入了解某一结构的表现形式。我坚信，使用 Inspire，我们可以打造出更优质、更轻便且更坚固的产 品和组件。” 

                                                                                                                          Mikael Thellner

                                                                                                                           拓扑优化技术经理, Scania

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    解决方案

   Inspire 在解决设计流程前期的仿真和优化问题方面非常有用。此次流程转变所蕴含的理念在于，只要设计师能确定设计难题，就可以从 Inspire 入手，加以解决。它可帮助解答如下问题：我应该将材料放在何处？该结构应具有何种形态才能承受住行车载荷？为解决这些问题，现在会先引入 Inspire，然后再在 CAD 环境中开始进行设计。 实施该流程之初，Scania 的设计师首先要界定设计空间，将载荷及其他已知边界条件应用其中，然后再进行设计优化。进而将 Inspire 生成的理想结构外形传输至 CAD 系统（Scania 则采用 CATIA 系统），以改善其几何形状、进行首次结构分析，从而检测应力、变形及其他所有参数是否符合给定的规格。 使用 Inspire 前，由于设计师没有合适的检测工具，因而应力标准的合规性检测仅由 CAE 工程师负责。根据 Scania 发布的新指令，设计师也可以利用 CAD 工具处理产品结构方面的任务，也就是使用 CATIA 进行分析。

                                                                                                              原始部件

                                                                                                              设计空间

                                                                                                              Inspire 中的设计空间和载荷条件

                                                                                                               最终设计分析

   有关 Scania 全新流程的最新示例便是转向臂的重新设计。在本案例中，设计师首先在 Inspire 中界定了新组件的设计空间，然后再将从 CAE 部门获得的载荷和边界条件应用其中。这样，设计师就可以利用 Inspire 来创建多种设计方案。继而，这些方案会在 Catia 中得到改良和分析。而最终设计则会交由 CAE 工程师进行验证。此设计满足各项标准，用于生产的工艺装备则根据仿真结果来订购。鉴于转向臂与安全息息相关，因此必须进行物理测试。此项全新设计通过了各项必要测试。由此获得的全新精选设计可降低 30%的部件质量，显著缩短团队开发时间。该流程将仿真技术应用于设计流程初期， 在设计师、CAE 工程师和测试工程师间建立了密切的协作关系，这也是该项目获得成功的一部分因素。 通过将优化工具 (Inspire) 和仿真技术应用于设计流程中，设计师无需再苦苦等待 CAE 工程师或测试工程师对其设计 进行评估。不同部门间的迭代次数也因此减少。由于设计师已经确保源自设计部门的某项设计符合重量标准和刚度标准， 因此该项设计仅需进行最终验证即可，而整个开发流程也变得更加精益和高效。

    结论 

    在这一全新流程的实施过程中，Scania 已经发现，CAE 部门和设计部门间为确定最终设计所需的迭代循环正在逐步减少。该流程之所以取得成功，关键在于 Inspire 等软件的顺利使用。“如果您想减肥，仅仅买一双新跑鞋是不够的，还需要进行户外跑步锻炼。同理，我们不仅要购买一些 Inspire 许可证以启动该流程，而且还要有效地使用该软件。一旦实现这 一目标，依托仿真技术的设计流程就会让您得益于它的各项优势。”Mikael Thellner 说。 更为精益的开发流程、更加轻便和坚固的组件，以及设计师、CAE 工程师和测试工程师间更加密切的协作关系都会让 您受益匪浅，这些成果将有助于您显著节约开发时间、成本，打造出更优质的产品。

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