在數字孿生技術下誕生的全電動跑車

?一輛現(xiàn)代電動汽車應該具備的能力是充一次電后及可行駛幾百英里，同時要保持駕駛的樂趣。此外，其還需要節(jié)能，并以可持續(xù)的方式進行生產。

?考慮到這些關鍵特點，我們就可以開始設計、測試和改進SimRod跑車。在傳統(tǒng)的開發(fā)周期中，在生產出物理原型以執(zhí)行測試之前，往往會經歷漫長的設計過程，在物理原型進行過測試之后，還可能需要根據實際測試結果重新設計并優(yōu)化周期。

?而數字化企業(yè)可以通過車輛的數字孿生將真實世界和虛擬世界融合在一起，以更快的速度完成相同的任務，減少原型和測試期間使用的資源。隨著設計人員持續(xù)完善產品的數字孿生，其他工程團隊可以在多仿真環(huán)境中利用數字孿生來測試和改進車輛的各個方面，包括：機械系統(tǒng)、電子/電氣系統(tǒng)、軟件、底盤和處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、自動駕駛功能等等。

對于現(xiàn)代電動汽車來說，這不僅可以讓設計和工程團隊加速設計過程，還可以在數字領域內核實、驗證和優(yōu)化這些設計。

通過數據融合真實世界和虛擬世界

為了最終驗證和確認SimRod的功能、性能和駕駛特性，仍然需要進行一些真實世界的測試，而數字孿生依然在此過程中扮演著重要角色。首先，SimRod配備了數十個傳感器，可用于在測試期間從每個車輛系統(tǒng)中收集數據，然后再將這些數據返回車輛的數字孿生，幫助工程師收集、理解和使用數據以進行持續(xù)優(yōu)化。

配好傳感器的SimRod跑車來到了比利時魯汶郊外，選擇了一條鵝卵石路進行測試。在駕駛過程中收集到的數據表明，將轉向盤的動力傳遞給車輛前輪的轉向節(jié)可以做得更輕，同時保持其結構剛度和強度。為了開發(fā)更輕的轉向節(jié)，西門子的工程師對初始部件進行了掃描，并通過生成式設計對轉向節(jié)的拓撲結構進行優(yōu)化，最終使轉向節(jié)的重量比初始部件減輕了30%，同時保持了強度。

優(yōu)化完轉向節(jié)設計之后，還要考慮生產方法和技術。由于其復雜的“有機” 幾何形狀，增材制造可用于創(chuàng)建優(yōu)化的轉向節(jié)。

轉向節(jié)的數字孿生可以直接加速打印流程?？梢允褂孟冗M的材料仿真來驗證組件的幾何形狀，并通過定義打印方向和支撐結構，以及切片、孵化和仿真來為打印過程做好準備。這些解決方案甚至可以對虛擬組件進行后期處理和檢查，以驗證組件的設計和制造過程。

完成后，CAD/CAM和CNC軟件的零件制造技術就可以用來設計制造策略，并生成切割多余材料和準備裝配零件的代碼。制造規(guī)劃環(huán)境還允許生產設計師檢查整個設施的物料流，執(zhí)行機器人操作器的離線編程，甚至設計和驗證將由人類執(zhí)行的流程，確保合適的人體工程學和安全性。

這些功能還可以幫助生產設施變得更加靈活和自動化，使它們能夠快速響應變動的市場環(huán)境，并提升整個生產系統(tǒng)的可擴展性?？紤]到生產速度，規(guī)劃人員可以確定材料交付地點，審查交付路徑和通道，并在工廠布局的背景下模擬自動引導車(AGVs)，以確保正確的功能。

工程師甚至可以基于仿真虛擬調試自動化系統(tǒng)的控制邏輯，以此確保材料交付到需要的地方，并在需要的時候交付，防止生產延誤。

優(yōu)化企業(yè)互聯(lián)互通

SimRod提供了從設計到生產的橫向例子，接下來，我們來看看在從頂層到車間的縱向優(yōu)勢。

通過產品和生產的數字孿生，現(xiàn)代數字化企業(yè)可以收集和整合整個產品和生產生命周期的數據。這將帶來更高的透明度、更強的追蹤能力，以及建立產品開發(fā)、生產和優(yōu)化全過程閉環(huán)的能力。

最終，改進后的信息聯(lián)通可以幫助捕捉和測量除了產品或生產數據外的其他數據，從而可以更全面地了解生產環(huán)境。能源消耗、排放、材料使用和原材料的消耗都可以被追蹤，從而產生一個全面的有關設施可持續(xù)性表現(xiàn)的數據面板。一旦找出效率低下的流程，就可以對其進行改進，以降低生產系統(tǒng)對環(huán)境的影響。

【來源：西門子數字化工業(yè)軟件】

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