通過使用 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程和 CAE 模板，我們減少了高達 80% 的 CAE 分析時間。
—— Yuichi Kondo， DENSO 項目助理經理
汽車行業尋求創新
自一家大型汽車制造商在內部制造每個零件以來，已經有幾代人的歷史了。今天，全球有數百家公司參與生產，無論原始設備制造商 (OEM) 位于哪個國家/地區。多年來，這些公司中的每一個都找到了自己的工程自動化之路。
全球銷量第二大的汽車零部件和系統供應商電裝株式會社（DENSO）也不例外。作為豐田集團公司成立于 1949 年，它已成為幾乎所有領先 OEM 的獨立汽車零部件供應商。它還適用于其他市場，包括家用取暖設備和工業機器人。它是財富世界 500 強的成員，在全球擁有 200 多家合并子公司。它是許多世界最大汽車品牌值得信賴的供應鏈合作伙伴。DENSO 還與其汽車合作伙伴在電動和混合動力汽車的研發 (R&D) 方面密切合作。
帶有顏色編碼的 CAD 幾何圖形
仿真瓶頸
現在主要挑戰是提高汽車零件設計和仿真的生產力。甚至在軟件解決方案興起之前，設計人員就專注于幾何形狀并求助于分析師來測試和驗證性能。然而，仿真團隊總是比設計團隊小得多——這在開發過程中造成了瓶頸。
近年來，計算能力和軟件的進步使得簡化流程成為可能。大多數分析軟件可用于在數小時而不是數天內完成復雜的分析。但是設計組和模擬組之間的來回仍然存在。分析師澄清模型的各個方面或詢問結果（續）的情況并不少見 識別并糾正了設計問題，從而提高了整體質量 消除了由于手動流程和數據轉換設計人員修改形狀以獲得更好結果而導致的錯誤。上述瓶頸意味著每個周期可能需要數天或數周，具體取決于零件或產品的復雜性。
DENSO 項目助理經理 Yuichi Kondo 表示：“我們在產品設計中遇到 CAE 交付周期長的問題。” “溝通需要時間。” Kondo 指的是設計和計算機輔助工程 (CAE) 團隊之間的來回交流，以創建初始分析請求、將數據傳輸到 CAE 系統、響應多個查詢、創建和運行仿真模型、生成分析報告并修改設計。當團隊接近解決方案時，通常會進行多輪設計和測試，并在 CAD 和 CAE 格式之間來回進行多次轉換。這是公司多年來一直忍受的一個相當大的工作流程瓶頸。
如果設計團隊能夠盡早自行執行基本仿真，仿真團隊就可以騰出時間專注于更復雜的分析。
尋找前進的方向
DENSO 一直是 Siemens Digital Industries Software 的長期合作伙伴，從使用 NX? 軟件進行設計和制造以及使用 Simcenter? 軟件進行仿真開始。NX 和 Simcenter 是西門子 Xcelerator 軟件、硬件和服務業務平臺的一部分。
DENSO 使用 NX 模塊來支持從概念設計到制造的產品開發的各個方面，并且是一個集成工具集，可用于協調學科和保留設計意圖。DENSO 還使用 Simcenter 3D 進行仿真，這是一個全面、完全集成的多學科仿真解決方案。Simcenter 3D 與 NX 共享一個通用平臺。
借助西門子工具，DENSO 看到了簡化設計和工程分析之間的傳統工作流程、統一學科的機會。對于仿真過程更為常規的組件設計和分析來說尤其如此。DENSO 的目標是減少或消除新工作流程的迭代。
集成平臺方法
由于 Simcenter 3D 和 NX 共享一個公共平臺，幾何圖形可以從 CAD 無縫傳遞到 CAE 環境并返回。仿真模型與設計幾何相關聯，因此仿真模型可以很容易地根據對上游設計幾何所做的更改進行更新。就其本身而言，主要零件與 CAE 模型之間的這種連接性為 DENSO 節省了大量時間，此前這些時間花費在零件翻譯、團隊之間的溝通以及這些迭代生成的所有必要文檔上。
受到這種改進的工作流程的鼓舞，DENSO 現在正在轉向另一個創新水平。該公司正在開發所謂的 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程。分析師了解模擬過程，這些過程對于某些類型的組件是可重復的。仿真團隊捕獲建模和流程最佳實踐，并將它們打包到仿真模板中，供使用 NX 的設計師使用。這些模板要求設計者在模板生成 CAE 數據之前提供一些輸入。
與過去一樣，設計人員首先在 NX 中創建模型。但是，設計人員需要對模型的一些關鍵幾何特征進行顏色編碼，例如可能存在狹窄混合的位置或模型將具有固定約束的位置。當設計人員準備好分析零件性能時，會應用有限元法 (FEM) 模板，該模板會根據模板中的一組規則自動創建 FE 網格。這是由幾何特征的顏色編碼控制的，以確保高質量的網格。
具有從 SIM 模板定義的負載和邊界條件的完整仿真模型
接下來，設計人員應用 sim 模板，該模板還使用幾何特征的顏色編碼來設置適當的邊界條件和所需的模擬參數。
然后設計人員只需運行仿真模型即可查看結果。根據結果?，設計人員可能會更改幾何形狀以減輕壓力或提高性能的其他方面，然后快速重新運行仿真模板和分析以確認結果。隨后的分析迭代進行得更快，因為模型已經用顏色編碼，所以設計師不需要做任何額外的工作。
“這是 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程的主要優勢，”Kondo 說。顏色編碼信息是建模特征歷史的一部分，允許設計人員在進行設計工作時選擇抑制它。當設計人員準備好運行仿真時，他/她可以取消對顏色編碼功能的抑制。“這讓設計師很容易理解和重復使用顏色代碼信息，”Kondo 繼續說道。
基于顏色編碼規則從 FEM 模板創建的 FE 網格
擴展集成過程
Simcenter 3D 和 NX 集成過程也可以應用于裝配。早期的測試涉及裝配中的 30 多個組件。目標是準備模型并執行線性靜態分析。由于組件的每個組件都具有顏色編碼的幾何特征，因此組件中的總數可能非常大。即使幾何模型很大，仿真模板也可以根據顏色編碼準確地設置整個裝配體的網格、邊界條件和參數。這在使用模板時提供了規模優勢。
總體而言，DENSO 發現使用半自動模板系統來指導設計人員為基本仿真和分析準備模型具有顯著優勢。設計人員只需設置一次顏色編碼，就可以根據需要進行多次模擬。顏色編碼部分是分析師過去在創建仿真模型時需要手動編輯某些設置的區域。現在所有這些細節都由模板捕獲并自動執行，與原始流程相比，模型中顏色編碼的數量越多，代表該模型節省的時間就越多。“顏色設置的數量越多，工作時間的減少就越多，”Kondo 指出。
DENSO 估計，通過使用集成流程，平均分析時間最多可減少 80%。減少部門之間的文件共享和其他通信意味著減少人為錯誤。該公司還注意到集成過程導致質量提高，因為設計問題可以更早地發現并且可以在項目推進之前得到糾正。
“通過使用 NX CAD 和 Simcenter 3D 集成流程和 CAE 模板，我們減少了高達 80% 的 CAE 分析時間，”Kondo 說。
展望仿真數據管理
展望未來，DENSO 正致力于將集成流程的使用擴展到數據和生命周期管理中。DENSO 使用 Teamcenter? 軟件進行所有設計數據管理，該軟件也是西門子 Xcelerator 業務平臺的一部分。在采用集成流程之前，主模型存儲在 Teamcenter 中，但分析師在 Teamcenter 之外使用單獨的存儲和管理系統工作。在這個系統中，模擬中的 CAD 數據和模擬數據本身沒有被跟蹤。
“這個過程有兩個主要問題，”近藤繼續說道。“從 Teamcenter 導出和導入 CAD 數據需要時間和精力。” 分析師需要確保他們使用正確的幾何文件進行模擬。需要手動跟蹤與 CAD 變體相關的數據。如果團隊成員發生變化，通常需要重新開始并創建新的仿真模型。
“由于數據由個別分析師管理，新用戶無法找到由其他分析師創建的現有 CAE 數據，”Kondo 說。“因此，每次發生工程變更時，新分析師都必須創建新的 CAE 數據。”
新提議的工作流程是將所有不同的數據版本——模擬數據文件和相關模板——保存在 Teamcenter 中。這樣就無需在每次進行分析時都導出和導入 CAD 數據。
使用 Teamcenter 提供了額外的好處。模型數據可以 JT? 數據格式查看，專為無需主機軟件（NX 或 Simcenter 3D）即可快速查看而設計。JT 文件與其代表的原始數據文件相比較小，有時小 50 倍。這使得不是常規 NX 或 Simcenter 3D 用戶的團隊成員能夠快速進行設計審查。
DENSO 繼續推出 NX 和 Simcenter 3D 集成流程以及該工作流程的 Teamcenter 擴展。它預計將繼續減少工作時間并提高早期采用站點已經實現的質量。
馬路科技（RATC）成立于1996年，作為西門子白金合作伙伴，是以三維測量、三維掃描、逆向工程以及三維打印等先進技術為導向的科技公司。客戶主要來自汽車、航空航天以及消費品等產業，馬路科技共有八個服務點，有超過200名專家提供在地專業技術支持及服務。
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