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Von Johnny Liu, CEO bei Dowway Vehicle
Veröffentlicht: 17. März 2026
- Der Wandel der Automobilindustrie hin zu MDO: Warum er jetzt unerlässlich ist
- Kernfunktionen von Simcenter HEEDS im Bereich Automobiltechnik
- Anwendungsbeispiele aus der Praxis: Fallstudien aus der Automobilforschung und -entwicklung
- Der strategische Wert von Simcenter HEEDS für Automobilhersteller
- Häufig gestellte Fragen zu Simcenter HEEDS
- Fazit: Eine zukunftssichere Lösung für die Automobil-Forschung und -Entwicklung
Der Wandel der Automobilindustrie hin zu MDO: Warum er jetzt unerlässlich ist
Die Automobilindustrie befindet sich im rasanten Wandel, geprägt von Schlüsseltrends wie Elektrifizierung, Automatisierung und Leichtbau. Traditionelle, erfahrungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsmethoden können mit dem erforderlichen Innovationstempo nicht mithalten. Automobilingenieure stehen oft vor der Herausforderung, komplexe Systeme wie Fahrdynamik, NVH (Geräusche, Vibrationen und Rauheit), Aerodynamik, Batteriethermomanagement und Strukturfestigkeit optimal aufeinander abzustimmen. Da diese Systeme miteinander vernetzt sind, stellt ihre Optimierung unter Zeit- und Budgetdruck eine große Herausforderung dar.
Eingeben Simcenter HEEDS, ein leistungsstarkes Optimierungstool der Siemens Xcelerator Suite. Es integriert sich nahtlos in CAD- und CAE-Systeme, automatisiert Arbeitsabläufe, erkundet Konstruktionsräume und beschleunigt und optimiert Entscheidungsprozesse. Dank seiner lokalisierten chinesischen Benutzeroberfläche unterstützt es Automobilingenieure in China und weltweit bei der Anwendung modernster Optimierungstechnologien.
Kernfunktionen von Simcenter HEEDS im Bereich Automobiltechnik
Nahtlose Prozessautomatisierung: Reduzierung der Entwicklungszeit
Im Automobildesign umfasst der Prozess Schritte wie CAD-Modellierung, Vernetzung, Problemlösung und Nachbearbeitung. Traditionell mussten Ingenieure manuell zwischen den Werkzeugen wechseln, was zu Ineffizienzen und Fehlern führte.. Simcenter HEEDS beseitigt diesen Engpass. Es integriert sich in führende CAE- und CAD-Tools wie z. B. Simcenter 3D, NX, Abaqus, Fließend, Und MATLAB/Simulink. Dies ermöglicht es der Software, den gesamten Design-Workflow zu automatisieren, von „Parametrische CAD-Modellierung -> Vernetzung -> Struktursimulation -> NVH-Simulation -> Ergebnisauswertung.“ Das System iteriert automatisch Designvariablen wie Armdicke und Schweißnahtgröße und reduziert so die Optimierungszyklen von Wochen auf nur Tage oder Stunden.
Erweiterte Designraumerkundung mit dem SHERPA-Algorithmus
Die Automobilkonstruktion umfasst oft mehrere voneinander abhängige Variablen. Traditionelle Optimierungsmethoden können den gesamten Konstruktionsraum nicht abdecken, was zu lokalen Optima führt.. Simcenter HEEDS verwendet die SHERPA Der SHERPA-Algorithmus (Systematic Hybrid Exploration that is Robust, Progressive, and Adaptive) passt seine Suchstrategie dynamisch an und gewährleistet so eine umfassendere und effizientere Suche nach globalen Optima. Ob es um die Optimierung einer einzelnen Disziplin oder die Behandlung gekoppelter Systeme geht – SHERPA liefert stets die besten Lösungen. Beispielsweise kann er Variablen wie Frontdesign, Spoilerwinkel und Deflektorgrößen untersuchen, um die Aerodynamik zu verbessern und gleichzeitig die Fahrzeugästhetik zu erhalten.
Multidisziplinäre Designoptimierung (MDO): Abwägung von Zielkonflikten
Fahrzeugsysteme sind stark miteinander verbunden. Beispielsweise kann eine Gewichtsreduzierung der Karosserie deren strukturelle Festigkeit oder NVH-Eigenschaften beeinträchtigen.. Simcenter HEEDS Verwendung MDO Diese Zielkonflikte müssen global bewältigt werden. Es gibt zwei Hauptmodi:
- Sequenzielle Kooptimierung: Wenn Disziplinen voneinander abhängig sind (z. B. Durchführung einer Struktursimulation gefolgt von einer NVH-Optimierung).
- Parallele Co-Optimierung: Wenn Simulationen unabhängig voneinander durchgeführt werden können (z. B. Aerodynamik- und Batteriethermiksimulationen gleichzeitig), wird die Hardwareauslastung und -effizienz maximiert.
Modulare Architektur und Ergebnisvisualisierung
Simcenter HEEDS verfügt über eine modulare Architektur mit drei Hauptkomponenten:
- Prozessautomatisierungsmodul: Automatisiert den Workflow durch die Verwaltung von Werkzeugschnittstellen und deren Ausführung.
- Modul zur Erkundung und Optimierung des DesignraumsVerwendet fortschrittliche Algorithmen wie SHERPA, um Daten zu verarbeiten, Einschränkungen zu überprüfen und das Design zu optimieren.
- Ergebnisvisualisierungs- und BerichtsmodulBietet leicht verständliche Diagramme und Heatmaps zur Visualisierung von Designvariablen und Leistungskennzahlen. Es kann außerdem automatisch Berichte für Designprüfungen generieren.
Darüber hinaus ist die Integration mit anderen Siemens-Tools wie Simcenter Testlabor Und Simcenter Amesim gewährleistet eine vollständige „Simulation-Test-Optimierung“ Workflow-Optimierung und Verbesserung der teamübergreifenden Zusammenarbeit.
Anwendungsbeispiele aus der Praxis: Fallstudien aus der Automobilforschung und -entwicklung
Fallstudie 1: Optimierung des Wärmemanagements von EV-Batteriepacks
Herausforderung: Ein Hersteller von Elektrofahrzeugen hatte Schwierigkeiten, Kühlleistung, Gewicht, Kosten und Platzbedarf eines Elektroauto-Akkus in Einklang zu bringen. Die Entwicklungszyklen waren langwierig, ungleichmäßige interne Strömungen führten zu Überhitzung, während das Kühlsystem zu viel Energie verbrauchte.
Optimierungseinstellungen:
- Variablen: Kühlkanalbreite (8-15 mm), Rippendicke (1-3 mm), Kühlmittelgeschwindigkeit und Zellenabstand.
- Einschränkungen: Maximale Temperatur <= 45°C, Gleichmäßigkeit <= 5°C, Gesamtgewicht <= 200kg, Systemleistungsaufnahme <= 500W.
- Ziele: Minimieren Sie Temperatur, Gewicht und Stromverbrauch.
Ergebnisse: Verwendung SHERPADas optimale Design wurde in 28 Iterationen gefunden. Dadurch konnte die maximale Temperatur auf 42 °C gesenkt, die Gleichmäßigkeit um 3,2 °C verbessert und das Gewicht um 12 kg reduziert werden. Der F&E-Zyklus verkürzte sich von 45 auf nur 12 Tage – eine Zeitersparnis von 73 %.
Fallstudie 2: Gemeinsame Optimierung von Fahrgestell-NVH und Strukturfestigkeit
Herausforderung: Das Chassis eines Pkw erfuhr unter komplexen Fahrbahnbedingungen Spannungsspitzen und erzeugte übermäßige Geräusche und Vibrationen. Herkömmliche Methoden konnten kein Gleichgewicht zwischen struktureller Festigkeit und NVH-Verhalten herstellen.
Optimierungseinstellungen:
- Variablen: Querschnitt des Fahrgestellarms, Schweißnahtdicke, Materialwahl (hochfester Stahl vs. Aluminiumlegierung), Gelenksteifigkeit.
- Einschränkungen: Spannung <= Streckgrenze, Verformung <= 0,5 mm, Schwingungsbeschleunigung <= 0,3 g, Geräusch <= 60 dB(A).
- Ziele: Gewicht, Vibrationen und Geräusche minimieren.
Ergebnisse: Nach 32 Iterationen reduzierte die optimale Lösung die Spannung auf 320 MPa, die Verformung auf 0,35 mm, die Vibration auf 0,22 g und den Geräuschpegel auf 57 dB(A), wodurch 25 % der Kosten eingespart und die Prototypentests reduziert wurden.
Fallstudie 3: Aerodynamik und Reduzierung des Luftwiderstandsbeiwerts für die Karosserie eines Elektrofahrzeugs
Herausforderung: Die ursprüngliche Karosseriekonstruktion des Elektrofahrzeugs wies einen Luftwiderstandsbeiwert von 0,32 auf und verfehlte damit das Ziel von <= 0,28 für eine optimale Reichweite.
Optimierungseinstellungen:
- Variablen: Kühlergrillwinkel, Motorhaubenwinkel, Dachkrümmung und Spoilereinstellungen.
- Einschränkungen: Beibehaltung des Designs, Luftwiderstandsbeiwert <= 0,28, aerodynamischer Auftriebsbeiwert <= 0,05.
- Ziele: Luftwiderstand und Auftrieb minimieren.
Ergebnisse: Der Luftwiderstandsbeiwert sank auf 0,272, bei einer Reduzierung der Entwicklungszeit um 40 % und einer Reichweitensteigerung von etwa 8 %.
Der strategische Wert von Simcenter HEEDS für Automobilhersteller
Simcenter HEEDS bietet erhebliche Vorteile:
- Beschleunigte Forschung und Entwicklung: Verkürzt die Optimierungszyklen um über 60 % und beschleunigt so die Markteinführung.
- Kostenreduzierung: Verringert die Abhängigkeit von physischen Prototypen und senkt die Entwicklungskosten um 20-40%.
- Verbesserte Leistung: Löst Zielkonflikte, um die Gesamtleistung des Fahrzeugs zu optimieren.
- Innovation fördern: Ermutigt Ingenieure, durch fortschrittliche Optimierung neue, wettbewerbsfähige Designs zu entwickeln.
Häufig gestellte Fragen zu Simcenter HEEDS
1. Was ist Simcenter HEEDS und wofür wird es in der Automobiltechnik eingesetzt?
Simcenter HEEDS ist ein Designoptimierungstool von Siemens. Es unterstützt Ingenieure bei der Automatisierung von Simulationen, der Untersuchung von Designalternativen und der Suche nach optimalen Lösungen, wodurch die F&E-Zyklen verkürzt und die multidisziplinäre Optimierung im Automobildesign verbessert werden.
2. Welche Algorithmen verwendet Simcenter HEEDS?
Simcenter HEEDS nutzt den SHERPA-Algorithmus, der seine Suchstrategie in Echtzeit anpasst, um globale Optima effizient zu finden. Zusätzlich integriert es KI-gestützte Prädiktoren für eine schnellere Optimierung.
3. Wie lässt sich Simcenter HEEDS in andere Tools integrieren?
Simcenter HEEDS integriert sich mit CAE- und CAD-Tools wie Simcenter 3D, NX, Abaqus, Und Fließend, wodurch ein nahtloser, automatisierter Arbeitsablauf für die Forschung und Entwicklung im Automobilbereich geschaffen wird.
4. Was sind die Hauptvorteile der Verwendung von Simcenter HEEDS für Automobil-Designprojekte?
Simcenter HEEDS hilft Ingenieuren, wiederkehrende Aufgaben zu automatisieren, Konstruktionsräume effizient zu erkunden, F&E-Zeit und -Kosten zu reduzieren und multidisziplinäre Ziele wie Aerodynamik, Wärmemanagement und Strukturfestigkeit in Einklang zu bringen.
Fazit: Eine zukunftssichere Lösung für die Automobil-Forschung und -Entwicklung
Simcenter HEEDS erweist sich als unverzichtbar für die moderne Automobilentwicklung. Von der Batteriethermodynamik bis zur Aerodynamik spart es Zeit, senkt Kosten und verbessert die Gesamtleistung des Fahrzeugs. Mit zunehmender Komplexität der Fahrzeuge wird die Integration von KI und digitalen Zwillingen in Simcenter HEEDS die Forschung und Entwicklung in der Automobilindustrie weiter vorantreiben.
