LMS公司幫助三菱公司開發汽車平台
LMS公司與三菱公司進行戰略性合作，幫助其生產的汽車滿足很多項重要指標，同時也加快其汽車開發週期
更快地將嶄新設計的多種變型汽車推向市場，同時還要控制成本，減輕重量，交付高品質、高性能和高安全性的汽車。為了實現這些嚴峻的目標，三菱汽車集團正與LMS公司結成戰略合作夥伴關係，對汽車的一些關鍵特徵，提前開展設計和最佳化工作。最近，在LMS公司的支持下，三菱公司在一款新的小型車平台上實現了這些目標，該平台可實現多種汽車上車身的設計。另外，基於LMS公司的、為開發未來革新車型而設立的模擬實驗室，三菱公司還與LMS公司合作，開展高級模擬過程。
迎接汽車開發的挑戰
從傳統意義上來看，在汽車開發的概念設計階段，一般集中考慮外形和舒適性兩方面的因素。然而，任何一個早期的設計決定都將對汽車的固有結構和動態特性產生重大影響，而固有結構和動態特性則決定了汽車的功能。特別是，當我們需要為許多不同的汽車上車身開發一個新的汽車平台時，提早獲得正確的設計顯得尤為重要。在這種情況下，設計者和工程師們不但需要考慮即將投放到市場上的第一台汽車的情況，還必須確保該新平台在不同的需求和操作條件下，適用於其他的汽車車身造型。
最近，三菱汽車公司與LMS公司就一項戰略發展項目達成共識，該專案有兩個目標：共同開發一個適合多個汽車上車身要求的新的小型車平台和基於LMS
Virtual.Lab模擬平台的驚人的模擬能力，開展汽車開發過程的最佳化工作。該專案主要是在概念設計階段提前開展特徵設計，並且對各零組件和子系統引入第一手的詳細的設計。這使得三菱公司在早期的開發過程，甚至在具體的電腦輔助設計模型產生之前，就可以消除一些關鍵的特徵區域存在的一系列危險點和潛在問題。如車身的剛性、汽車的乘坐與操縱性、耐用性以及噪音、振動和舒適感等等。在具體的設計和開發階段，三菱公司和LMS公司還實施了一套新方法。
這使得三菱公司的工程師在設計產品的同時，就可以最佳化各個零組件和子系統，可以以比通常少得多的時間，達到需要的性能指標。三菱公司位於日本岡崎的汽車開發工程中心，電腦輔助設計和數位工程集團經理Hirotaka
Shiozaki 說：“通過與LMS公司的戰略合作專案，我們的開發團隊在早期的概念設計階段和建立詳細的電腦輔助設計模型前，就可以最佳化設計。而且，在具體的開發階段，可以進行快速迭代。由於這些優點，三菱公司縮短了產品開發週期，同時實現了在較短的時間內和以較低的成本，跨越式地將產品推向市場。”
在概念設計階段，提前開展目標設計
在專案的概念設計階段，為了適應新平台的底盤設計要求，需要開發出四種汽車上半車身的外形。基於最初的上半車身的外形資訊（包括外形和各斷面的形狀），需要詳細設計最初的平台。同時，還需要研究第一個上半車身的概念，以為後續的具體的電腦輔助設計提供輸入資訊。最主要的挑戰還是一些最優性能，如高剛性的車體、舒適的座椅、易操縱性、耐碰撞性、耐用性以及噪音、振動和舒適感等的概念設計。這些功能只有很少的平台資訊，而且也沒有上半車身資料可供參考。在早期的概念設計階段，為了有效地識別並消除一些問題，三菱公司和LMS公司致力於將具體的子過程展開：一：快速建立整個平台的和適於對不同的特徵量進行研究的汽車上半車身變體的有限元模型。二：為了對各個特徵量進行分析，載入準確的負載資訊。三：開展有效的方法來探測危險點，同時評價設計更改對關鍵特徵量的影響。
由於目前還沒有關於汽車上半車身的詳細的模型資訊可被用於該平台的概念開發，LMS公司和三菱公司的工程師們通過結合新平台和變體以前的有限元模型，創建了模擬模型，以適應不同的上半車身對現代產品線的要求。LMS
Virtual.Lab的變體功能和基於設計的柵格化功能，使得他們可以將一個既有的有限元網格拉伸成新的目標形狀。用這一方法，四個上半車身造型僅在五個星期之內就可被開發出來。否則的話，這一工作是無法被完成的，因為我們手頭沒有任何電腦輔助設計的資料。通過結合以前汽車的測試資料和對懸吊系統的整車多體模擬測試資料，我們可以估算出進行疲勞壽命預測所需的負載。另一方面，對於噪音、振動和舒適感預測所需的載入資訊，可以使用懸吊系統的試驗資料和傳動分介面上的負載資訊。
其次，多目標最佳化法常被用來在平台上探測危險點和基於柵格變形法獲得的模型，對汽車上半車身進行設計以及開發不同的工況等。Shiozaki解釋到：“這些早期的概念分析，使得我們在平台設計時，便可識別和消除危險點。這對於多上半車身設計是非常常見的。基於這些結果，將平台的概念設計凍結，之後的初步設計集中考慮車身性能，如噪音、振動和舒適性，音響設計，整車剛性、耐久性以及耐碰撞性等等。考慮到乘坐與操縱性能，如舒適性、顫動、動力裝置的搖晃以及怠速振動等，底盤和傳動裝置的安裝排列布置以及最初的襯套的剛度值等等都必須被確定下來。基於這些在電腦輔助設計前的研究，我們可以避免那些顯露在最初的具體設計前的危險點。“
具體設計和將上半車身的設計凍結
在具體的開發階段，在LMS Virtual.Lab的幫助下，對於所有的各組成零組件和子系統的設計開發，可以結合多體模擬和代表整車特徵的有限元模型，使用迭代法。然後，將概念設計階段得到的負載資訊應用在整車模型上，用以分析車輛的噪音、振動、操縱性以及疲勞壽命等等。使用精確模擬，可以精確地找到並改善汽車上半車身設計的缺陷。
在該階段，電腦輔助製造模型已經被修改，因而需要重新分析各個設計缺陷。這項工作將花費數月的時間，來重新解決通常相矛盾的一對需求變數間的關係，如車重與耐碰撞性，或者駕乘舒適性與操縱性等。通過採用最新的方法，三菱公司的工程師能夠同時為不同的特徵量構建需要的模擬模型。這使得他們能夠快速地洞察一些潛在現象，並且很容易評價設計變更。
為了能在幾個星期的時間內完成這一過程，借助LMS的Virtual.Lab最佳化技術，三菱公司採用交叉目標最佳化法，評價每一個設計變數的貢獻和對整個系統造型設計更改的作用。正如Shiozaki所強調的：“使用這種方法，我們可以開發出使所有的特徵量同時得以平衡的最佳化的設計。”例如，通過同時考慮行人的安全、汽車的內部音響設計以及汽車的操作性等等，該最佳化過程使得工程師們可以更好地精確設計出實用的上蓋板。為了確保行人的安全，要求上蓋板具有低的剛性。為了確保最佳的操縱性，應該增加前部吸振器連接點的側面剛性。為了使從前風擋和儀錶板輻射回發動機引擎的噪音降到最低，模態構造方式應與聲腔模式相平衡。Shiozaki說：“能夠在很短的時間內同時最佳化所有的變數，節省了大量時間，也改善了汽車設計的整體品質。”
設計確認，不是在最後階段才完成的
在確認階段，三菱公司使用LMS公司的混合模擬法，確定汽車配置並引入對策來精心設計沒能完全滿足目標的功能需求。採用LMS虛擬實驗室，不必測試物理模型，而是直接測量模擬模型的受力情況，就可預測汽車的性能。任何設計更改和重新估算可直接針對模擬模型，而不必構建和再測試多個物理原型，從而省去了大量的物理實驗。例如，為了改善內部音響設計，可以建立一個混合模型，該模型是由基於頻率響應函數而構建的有限元框架。對該模型施加實驗載荷，便可確定地面的振動和內部的地面噪音情況。在這些結果的指導下，三菱公司和LMS公司的工程師們精心匹配了懸吊系統的模態，與車身和副車架模態之間關係，從而降低了內部噪音水準。混合模擬的另一個優點是，有了實驗資料和有限元結果（二者通過FBS（Function-Behavior-State）藕合），可以擴大道路和發動機噪音的頻率響應範圍。使用確認的模擬模型，其優點是非常突出的。因為對最終的汽車原型進行大量的不同測試，一方面比較昂貴，另一方面發現大量問題的根本原因並探討相應的設計方案來消除問題區域也要花費大量的時間。
生產率提高和未來規劃
據Shiozaki稱，這一新過程的開展和使用，使得三菱公司在車身剛性、駕乘舒適性、操縱性、耐碰撞性、耐久性以及噪音、振動和平滑性等方面有效地滿足汽車的重要指標。另外，在不損害汽車最終品質的前提下，三菱公司設法省去了一個全部原型過程。最終，LMS虛擬實驗室實施的變體、噪音與振動、結構與音響設計等方案，使得汽車設計已經獲得了比以往快50%的生產效率。
“使用LMS Virtual.Lab和多項重大技術，三菱公司的汽車開發實現了徹底的變革” ，Shiozaki解釋到。“基於模擬的開發，使得我們在概念設計階段就提前開展目標設計，並從功能設計的角度導入主要的設計選配功能，大大縮短了開發週期。我們大量地減少了我們的工程師花費在無價值的附加工作上的時間，更好地利用了他們的創造性，使他們專心於開發創新的汽車外形，所有這些增強了我們在汽車市場上的競爭力，也將使我們在未來的幾十年時間裡處於更有效的競爭地位。
