【第十届全球汽车产业峰会】ANSYS资深专家童辉：汽车行业的电气化机遇与挑战

4月26日，2018第十届全球汽车产业峰会在北京举办，本次论坛以“创新技术引领产业未来”为主题，会议期间，ANSYS资深专家童辉发表了精彩演讲，演讲内容如下：

ANSYS资深专家 童辉

尊敬的大会主席、尊敬的付理事长、尊敬的徐主任、各位嘉宾：

上午好！

我是来自ANSYS（中国），我们知道ANSYS是一家软件公司，上午也听了很多的专家在介绍，尤其是我们的主席刚才提到了，我们在做汽车设计时一定要沉下心来做很多的基础研究。实际以前在加入ANSYS之前是在航天，我们老一辈航天人在做新型运载武器设计的时候只能靠算盘，这个时候不管是设计火箭也好，或者是汽车也好，我们都需要一些相关的硬件和相关的软件支持，尤其是现在的汽车设计离不开计算机辅助软件。

上午各位专家也提到了行业发展非常的迅猛，四化发展非常快。ANSYS经过大概40年的发展，积累了很多的经验，这里边提到了很多像广泛信任，更重要的一点ANSYS专注在计算机仿真这一块。因为专注所以能够满足客户的需求，因为专注所以能更加抓住行业发展的前沿。

过去仿真用在哪儿？以前在行业提3C一体化。实际在工厂里边、企业里边非常重视CND，现在更加重视CM，但是以前C这块用在哪儿？方案的验证阶段。也就是说，我的产品已经有了一个初始的方案，已经设计出来了，经过测试以后发现某些指标并不能满足设计的要求，这个时候才能用仿真。但事实这个时候用仿真已经很晚了，因为我们的一个产品，实际方案在设计阶段80%可以改的，一旦产品定型或者是初始方案之后，改变成本是比较高的。另外一块，以前的仿真是离散的分析，也就是说只关注某一个点。比如说，我做电池只关注到电池这一块，电池跟电机的一些关系是不考虑的，所以是一个离散分析的过程。

随着计算机技术的发展，ANSYS也把我们的理念做了拓展。以前我们一直讲仿真驱动产品的设计，也就是说以前ANSYS专注在设计阶段。现在ANSYS是希望经过多年的发展以后，能够将我们的仿真运用到产品的全生命周期里边，在初始方案设计、样机设计、工程样机设计，甚至在运用后都能够运用到仿真。这是ANSYS的理念和希望。

汽车行业经过多年的发展，上午各位专家也谈到了很多，我们也有很多大的发展方向，像电气化、自动驾驶、智能互联。接下来给大家介绍ANSYS在这块是怎么处理的，以及行业的领先客户是怎么处理的。

汽车行业经过多年的发展，我曾经听过一个前辈，也就是前两天行业里边资深院士跟我聊过这个事。他举了非常典型的例子，他告诉我们现在的汽车实际上是有四个轮子，可以乘坐的智能手机，当然这个例子非常非常的直观。说明现在的汽车跟以前的汽车差异非常大，像动力总成、人机交互、电池电源、ADAS，这些都是我们以前的汽车并不具备的。要处理这么多的复杂的系统，而且把这些系统要整合在一块的话，对消费者来说是非常的喜欢，但是对供应商、对各位的领导、对研发总监来说真的是一个恶梦。

有这么多的问题，如果我是一个单位问题，早晨起来会想这些问题。续航里程不够怎么办？弱于对手怎么办？车性能不稳定，上市时间一再跳票，这些问题都是要处理的，而且是关于企业生死的问题。

ANSYS是怎么处理的？ANSYS经过将近40多年的发展，最早专注在不同的物理这一块。结构、电磁设计这一块，应该是在今年3月20号ANSYS也扩充了产品线，收购了在行业里边做光学仿真比较领先的企业，拓展了ANSYS在不同物理域的结合方案，后期把不同物理域结合整车厂以及物理系统做分析。

实际，很多人也提到ANSYS是整车供应商，并不是这样的。在加入的时候ANSYS只做工具，但现在ANSYS的变化非常大，与10年前、5年前，2年前都是不一样的。现在ANSYS除了可以提供仿真工具以外，它还有一些定制化的开发，尤其是结合汽车行业的应用。比如说发动机、比如说进排器、比如说电池、比如说电机开发了一些专业的垂直应用。

结合ANSYS技术以及垂直应用，ANSYS还可以跟第三方工具、外部数据，比如说刚才Leon先生提到的ADAS。你要做自动驾驶和无人驾驶，ANSYS和这些有相关的结合。ANSYS现在跟行业的主流软件都有很多的接口。

以电气化为例，尤其是电动汽车为例。核心是三电，电机、电池、电驱动。在座有很多是做新能源汽车用电机设计的，以前不太知道这张图大家是怎么得到的，对应的零部件厂商来说，得到这张图的话，实际这张图里面很多点都是需要测试的。你要得到这么一张图至少经过400个点的测试。以前是怎么做的？以前是这么做的。比如说要做10种原理样机，每张图测400种工况才能形成这么一张图。我不说多了，我测试花了两分钟的时间，这样一个原型的测算时间需要13个小时，这才仅仅是我们的测试时间。如果考虑到样机的加工时间、实验的时间，那实验的时间是130个小时，将近半个月的时间才能对一台样机性能的一张图做精确的测试。

现在借助计算机辅助功能的话怎么来做？同时让100个工况并行来计算。假设一个方案两分钟的话，现在10分钟可以将这张图算出来。精度呢？我们看它的仿真精度可以完全跟我们的测试精度做比较的。

另外，上午很多专家也提到了自动驾驶，自动驾驶包括的三部分，传感器可包含各种各样的雷达，超声波，让车更有感知力。神经网络算法可以让车更加具有判断力，我们的控制系统让车更加具有支撑力。

这么一个复杂的系统，它们是融合在一块的。具体来拆分的话，每一块都有各种各样的部件，这些部件融合到一块要对它做系统的设计，实际上时间划分是比较长的。

我们帮助德尔福搭建整个AV系统的架构，包括车辆的行为到环境检测和执行以及到外部的接口，搭建这么一个虚拟的环境。从最初的合作的时候，从天线布局开始做，到后期整个虚拟的场景，雷达以及一些公路安全软件。ANSYS在2011年收购了在行业里边做功能安全分析的一个顶级供应商。

当然，这么复杂的系统离不开场景，ANSYS也跟第三方软件在做合作，对一些场景做建模和分析。当然，ANSYS并不是万能的，我们需要硬件，需要客户，需要很多各行业的专家。所以，这么一个方案实施需要一些专家。今年为了德尔福的项目招了将近有20位非常资深的行业专家。有计算机科学的、传感器的、雷达的、算法的工程师，然后和德尔福一起，和硬件供应商一起，以及ANSYS共同搭建闭环的仿真环境。

这块是前两年搭建的紧急制动系统，整个系统包含这么几部分，包含我们的数据控制，ABS控制这一块，包括刹车、巡航、监测。在ANSYS整个虚拟环境下搭建了这么一个环境，甚至像抬头显示这一块都搭建出来了，还有动力学部件、车轮、底盘等。

这是车体的动力学模型，第三方软件搭建动力学模型。这块是我们的传感器部分，像雷达、超声波这一块都可以把它搭建出来。最终，把这些部件集成到一个系统以后，然后我们可以测试自动驾驶或者说辅助驾驶代码是不是能够在遇到一些紧急情况检测出来。

比如：像这个案例前方有大货车，让它跑的时候可以实时检测到它把车停下来。说明在这种情况下代码设计是合理的。第二种情况，假设一个传感器坏掉了，雷达坏掉了，这种情况下算法能不能监测到它？能不能告诉我车能停下来？一个雷达坏掉它冲过去了。这种情况下说明代码设计是不合理的，就校验了算法功能是不是安全的。

第三块在智能网联，也发展非常快，车联网、人联网、物联网也发展非常快，像以后的消费电子、生物医疗、工业设备都会联在一个网里，车也不例外。除了对本身电子设备的结构性能、热性能进行分析之外，ANSYS也跟国内的大企业合作。我们基于物联网的基数以及公有云平台可以让设备更加的智能化。

这块是我们最近几年重点推的一个方向，基于ANSYS平台可以搭建特定的设备数字双胞胎模型。比如说，在未来供应商有可能车厂生产了一千台车，基于一千台车可以搭建虚拟的数字双胞胎，然后在每台车上装各种各样的传感器，实时检测ABS系统，车速、发动机运行状态是不是满足设计需求。一旦某一个状态出了问题，可以把数据通过物联网传递到数字双胞胎里边去。然后可以告诉运营维护人员这台车出问题了，出了问题告诉设计人员和维护人员哪个地方可以改进。这是前两年搭建的一个泵数字双胞胎模型。

现在在ANSYS总部有这样一台泵，大家感兴趣可以到总部参观。可以把泵人为的调一下，传感器信号可以通过平台传到ANSYS中心去，实时告诉你哪儿出了问题，可以调哪儿，后期车这块可以搭建双胞胎模型。目前在跟欧洲一家车企搭建车的双胞胎模型。

当然未来在零部件和车这块增材制造，增材制造可以让我们的零部件和结构进行合并。以前很多零件需要单独生产，现在可以把它合并生产，而且可以实现一个分布式生产。另外在以前只有特定的材料才可以在使用，现在我可以通过添加各种各样的元素，这样可以生成很多新材料。甚至在后期运营维护的时候，我可以快速的更换零部件。

当然，增材优化离不开我们的拓扑优化。左上边是原始模型，右边是数字加工出来的，右下角是通过拓扑优化的结构，但是这种结构优化出来是非常大的。我小时候在炼钢路边长大，我父亲是做模具设计的，以前做模具设计难度非常的大，现在可以通过3D打印快速的做出模型。既减轻了速度，而且准确度还不会降低。

为什么需要仿真？左边是原始模型，我们要对它进行打印。通过仿真发现整个右下角会翘起来，通过仿真可以做失真补偿，告诉我在3D打印机在这地方做一些补偿。举个例子，这块是我们跟英国的一家公司合作的案例。左边是原始设计，根据原始设计打印出来，由于你材料化学特性、物理特性的原因造成了实际打印出来会产生一个很大的变形，在上端会有很大的鼓包。通过仿真可以告诉设计师，这么打印是有问题的，应该做一些失真的补偿。

我在打印的时候告诉打印机应该这样来打印，通过左边的形状来打印，打印出来通过物理和化学的变形之后，再打印出来就能完全满足设计需求。所以ANSYS除了以前在设计上应用以外，以后我们希望能够将ANSYS的技术拓展到更多的领域。比如说数字探索、物流厂、增材制造、数字双胞胎，自动驾驶这一块，我们也希望能够跟各位展开合作。希望大家抓住行业发展的机遇，ANSYS跟大家共同推动汽车行业的发展。

谢谢大家！

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