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Por Johnny Liu, director ejecutivo de Dowway Vehicle
Publicado: 17 de marzo de 2026
- La transición de la industria automotriz hacia la fabricación bajo pedido (MDO): por qué es esencial ahora.
- Capacidades principales de Simcenter HEEDS en ingeniería automotriz
- Aplicaciones en el mundo real: estudios de caso de I+D automotriz.
- Caso práctico 1: Optimización de la gestión térmica de los paquetes de baterías de vehículos eléctricos
- Caso práctico 2: Cooptimización de la resistencia estructural y el NVH del chasis
- Caso práctico 3: Aerodinámica y reducción del coeficiente de resistencia aerodinámica para carrocerías de vehículos eléctricos
- El valor estratégico de Simcenter HEEDS para los fabricantes de automóviles
- Preguntas frecuentes sobre Simcenter HEEDS
- Conclusión: Una solución a prueba de futuro para la I+D automotriz.
La transición de la industria automotriz hacia la fabricación bajo pedido (MDO): por qué es esencial ahora.
La industria automotriz se está transformando rápidamente con tendencias clave como la electrificación, la automatización y la reducción de peso. Los métodos tradicionales de I+D basados en la experiencia no pueden seguir el ritmo de la innovación requerida. Los ingenieros automotrices a menudo se ven obligados a equilibrar sistemas complejos como la dinámica del vehículo, el NVH (ruido, vibración y aspereza), la aerodinámica, la gestión térmica de la batería y la resistencia estructural. Estos sistemas están interconectados, por lo que optimizarlos con plazos y presupuestos ajustados representa un gran desafío.
Ingresar Centro de simulación HEEDS, una potente herramienta de optimización integrada en la suite Siemens Xcelerator. Se integra a la perfección con herramientas CAD y CAE, automatizando flujos de trabajo, explorando espacios de diseño y agilizando la toma de decisiones. Gracias a su interfaz en chino, ayuda a los ingenieros automotrices de China y otros países a adoptar tecnologías de optimización de vanguardia.
Capacidades principales de Simcenter HEEDS en ingeniería automotriz
Automatización de procesos sin interrupciones: reducción del tiempo de desarrollo
En el diseño automotriz, el proceso incluye pasos como el modelado CAD, el mallado, la resolución y el postprocesamiento. Tradicionalmente, los ingenieros tenían que cambiar manualmente entre herramientas, lo que generaba ineficiencias y errores.. Centro de simulación HEEDS elimina ese cuello de botella. Se integra con las principales herramientas CAE y CAD, como Simcenter 3D, NX, Abaqus, Fluido, y MATLAB/Simulink. Esto permite que el software automatice todo el flujo de trabajo de diseño, desde “Modelado CAD paramétrico -> Mallado -> Simulación estructural -> Simulación NVH -> Evaluación de resultados.” El sistema itera automáticamente variables de diseño como el grosor del brazo y el tamaño de la soldadura, reduciendo los ciclos de optimización de semanas a tan solo días u horas.
Exploración avanzada del espacio de diseño con el algoritmo SHERPA
El diseño automotriz a menudo involucra múltiples variables interdependientes. Los métodos de optimización tradicionales no pueden explorar todo el espacio de diseño, lo que resulta en óptimos locales.. Centro de simulación HEEDS utiliza el SHERPA El algoritmo SHERPA (Exploración Híbrida Sistemática Robusta, Progresiva y Adaptativa) ajusta dinámicamente su estrategia de búsqueda, garantizando una búsqueda más amplia y eficiente de óptimos globales. Ya sea optimizando una sola disciplina o gestionando sistemas acoplados, SHERPA asegura las mejores soluciones. Por ejemplo, puede explorar variables como el diseño frontal, los ángulos de los alerones y el tamaño de los deflectores para mejorar la aerodinámica sin comprometer la estética del vehículo.
Optimización del diseño multidisciplinario (MDO): Equilibrando las compensaciones
Los sistemas automotrices están altamente acoplados. Por ejemplo, reducir el peso de la carrocería de un vehículo podría reducir su resistencia estructural o su rendimiento en cuanto a ruido, vibración y aspereza (NVH).. Centro de simulación HEEDS usos MDO para gestionar estas compensaciones a nivel global. Existen dos modos clave:
- Cooptimización secuencial: Cuando las disciplinas dependen unas de otras (por ejemplo, realizar una simulación estructural seguida de una optimización NVH).
- Cooptimización paralela: Cuando las simulaciones se pueden ejecutar de forma independiente (por ejemplo, ejecutar simulaciones aerodinámicas y térmicas de la batería al mismo tiempo), se maximiza la utilización y la eficiencia del hardware.
Arquitectura modular y visualización de resultados
Simcenter HEEDS tiene una arquitectura modular con tres componentes principales:
- Módulo de automatización de procesosAutomatiza el flujo de trabajo mediante la gestión de las interfaces y la ejecución de las herramientas.
- Módulo de exploración y optimización del espacio de diseñoUtiliza algoritmos avanzados como SHERPA para procesar datos, comprobar restricciones y optimizar el diseño.
- Módulo de visualización e informes de resultadosOfrece gráficos y mapas de calor fáciles de entender para visualizar variables de diseño y métricas de rendimiento. También puede generar automáticamente informes para revisiones de diseño.
Además, su integración con otras herramientas de Siemens como Laboratorio de pruebas de Simcenter y Simcenter Amesim garantiza una completa “Simulación-Prueba-Optimización” flujo de trabajo, mejorando la colaboración entre equipos.
Aplicaciones en el mundo real: estudios de caso de I+D automotriz.
Caso práctico 1: Optimización de la gestión térmica de los paquetes de baterías de vehículos eléctricos
Desafío: Un fabricante de vehículos de nueva energía tuvo dificultades para equilibrar la eficiencia de la refrigeración, el peso, el coste y el espacio para el paquete de baterías de los vehículos eléctricos. Los ciclos de I+D eran largos y el flujo interno irregular provocaba puntos calientes, mientras que el sistema de refrigeración consumía demasiada energía.
Configuración de optimización:
- Variables: Ancho del canal de refrigeración (8-15 mm), espesor de las aletas (1-3 mm), velocidad del refrigerante y espaciado entre celdas.
- Restricciones: Temperatura máxima <= 45°C, uniformidad <= 5°C, peso total <= 200 kg, consumo de energía del sistema <= 500 W.
- Objetivos: Minimizar la temperatura, el peso y el consumo de energía.
Resultados: Usando SHERPAEl diseño óptimo se encontró en 28 iteraciones, reduciendo la temperatura máxima a 42 °C, mejorando la uniformidad a 3,2 °C y reduciendo el peso en 12 kg. El ciclo de I+D se acortó de 45 días a tan solo 12 días, lo que supone un ahorro de tiempo del 73 %.
Caso práctico 2: Cooptimización de la resistencia estructural y el NVH del chasis
Desafío: El chasis de un vehículo de pasajeros experimentó una concentración de tensiones en condiciones de carretera complejas, generando ruido y vibraciones excesivos. Los métodos tradicionales no lograron equilibrar la resistencia estructural y el rendimiento en cuanto a ruido, vibración y aspereza (NVH, por sus siglas en inglés).
Configuración de optimización:
- Variables: Sección transversal del brazo del chasis, espesor de la soldadura, elección del material (acero de alta resistencia frente a aleación de aluminio), rigidez de la junta.
- Restricciones: Tensión <= límite elástico, deformación <= 0,5 mm, aceleración de vibración <= 0,3 g, ruido <= 60 dB(A).
- Objetivos: Minimizar el peso, la vibración y el ruido.
Resultados: Tras 32 iteraciones, la solución óptima redujo la tensión a 320 MPa, la deformación a 0,35 mm, la vibración a 0,22 g y el ruido a 57 dB(A), lo que supuso un ahorro del 25 % en costes y redujo las pruebas de prototipos.
Caso práctico 3: Aerodinámica y reducción del coeficiente de resistencia aerodinámica para carrocerías de vehículos eléctricos
Desafío: El diseño inicial de la carrocería del vehículo eléctrico tenía un coeficiente de resistencia aerodinámica de 0,32, por debajo del objetivo de <= 0,28 para una autonomía óptima.
Configuración de optimización:
- Variables: Ángulo de la parrilla, ángulo del capó, curvatura del techo y ajustes del alerón.
- Restricciones: Mantener el estilo, coeficiente de arrastre <= 0,28, coeficiente de sustentación aerodinámica <= 0,05.
- Objetivos: Minimizar la resistencia y la sustentación.
Resultados: El coeficiente de resistencia aerodinámica se redujo a 0,272, con una disminución del 40 % en el tiempo de I+D y un aumento del alcance de aproximadamente el 8 %.
El valor estratégico de Simcenter HEEDS para los fabricantes de automóviles
Simcenter HEEDS ofrece ventajas significativas:
- Investigación y desarrollo acelerados: Reduce los ciclos de optimización en más del 60%, acelerando el tiempo de comercialización.
- Reducción de costos: Reduce la dependencia de prototipos físicos, disminuyendo los costes de desarrollo entre un 20 % y un 40 %.
- Rendimiento mejorado: Resuelve las disyuntivas para optimizar el rendimiento integral del vehículo.
- Fomentando la innovación: Fomenta que los ingenieros descubran diseños nuevos y competitivos mediante la optimización avanzada.
Preguntas frecuentes sobre Simcenter HEEDS
1. ¿Qué es Simcenter HEEDS y por qué se utiliza en la ingeniería automotriz?
Simcenter HEEDS es una herramienta de optimización de diseño de Siemens. Ayuda a los ingenieros a automatizar simulaciones, explorar alternativas de diseño y encontrar soluciones óptimas, lo que reduce los ciclos de I+D y mejora la optimización multidisciplinar en el diseño automotriz.
2. ¿Qué algoritmos utiliza Simcenter HEEDS?
Simcenter HEEDS utiliza el algoritmo SHERPA, que adapta su estrategia de búsqueda en tiempo real para encontrar óptimos globales de manera eficiente. Además, integra predictores mejorados con IA para una optimización más rápida.
3. ¿Cómo se integra Simcenter HEEDS con otras herramientas?
Simcenter HEEDS se integra con herramientas CAE y CAD como Simcenter 3D, NX, Abaqus, y Fluido, creando un flujo de trabajo automatizado y sin interrupciones para la I+D del sector automotriz.
4. ¿Cuáles son las principales ventajas de utilizar Simcenter HEEDS para proyectos de diseño automotriz?
Simcenter HEEDS ayuda a los ingenieros a automatizar tareas repetitivas, explorar espacios de diseño de manera eficiente, reducir el tiempo y los costos de I+D, y equilibrar objetivos multidisciplinarios como la aerodinámica, la gestión térmica y la resistencia estructural.
Conclusión: Una solución a prueba de futuro para la I+D automotriz.
Simcenter HEEDS se está consolidando como una herramienta esencial para el diseño automotriz moderno. Desde la gestión térmica de la batería hasta la aerodinámica, ahorra tiempo, reduce costos y mejora el rendimiento general del vehículo. A medida que los vehículos se vuelven más complejos, la integración de la IA y las tecnologías de gemelos digitales con Simcenter HEEDS seguirá impulsando la evolución de la I+D en la industria automotriz.
