車身CAE流程講座課件

CAE技術(shù)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李守成2005-03CAE技術(shù)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1一、加速汽車產(chǎn)品創(chuàng)新流程的技術(shù)

多年來汽車制造商堅(jiān)持不懈地對(duì)汽車的操縱性、美觀性、大小、舒適性、經(jīng)濟(jì)性等眾多指標(biāo)進(jìn)行改善，以期達(dá)到最好的綜合性能，將最有創(chuàng)意的汽車投放市場(chǎng)。同樣汽車零部件供應(yīng)商也需要研發(fā)創(chuàng)新，在配置、成本、質(zhì)量等方面滿足主機(jī)廠的要求。

對(duì)創(chuàng)新苛刻的要求源自上市時(shí)間的嚴(yán)格要求，如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以快于你的速度將類似的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于市場(chǎng)，創(chuàng)新的價(jià)值也就喪失殆盡了，第一個(gè)上市的廠商常常贏得最大的銷售利益。因此研發(fā)周期的縮短也就意味著實(shí)現(xiàn)銷售利潤(rùn)，準(zhǔn)確地滿足消費(fèi)者的需要。盡管創(chuàng)新非常重要，但汽車的安全、成本、質(zhì)量絕對(duì)是實(shí)現(xiàn)銷售利潤(rùn)的長(zhǎng)期需要，這些方面的任何不足都會(huì)導(dǎo)致銷售的直線下降。簡(jiǎn)單來說，汽車在路上行駛的時(shí)間越長(zhǎng)，汽車廠商和其零部件供貨商可以售出的配件就越多。一、加速汽車產(chǎn)品創(chuàng)新流程的技術(shù)多年來汽車制造商堅(jiān)持不懈地對(duì)2產(chǎn)品的創(chuàng)造過程將是市場(chǎng)占有率戰(zhàn)役的最前線，"產(chǎn)品創(chuàng)造過程所面臨的最大挑戰(zhàn)在于車輛概念的研發(fā)，以最大限度地滿足客戶的需求，最好的概念是那種可以以最短的時(shí)間、最低的成本、最高的質(zhì)量得以實(shí)施的。這一挑戰(zhàn)不能用常規(guī)的方法應(yīng)對(duì)，必須研究創(chuàng)新途徑。"在汽車工業(yè)中，產(chǎn)品創(chuàng)新扮演著至關(guān)重要的角色，成為戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的要點(diǎn)和高于一切的市場(chǎng)關(guān)鍵。戴姆勒-克萊斯勒的總裁JurgenSchrempp說："人們常常問我批量、產(chǎn)品、銷售、生產(chǎn)率，但沒人問我創(chuàng)造力、技術(shù)、創(chuàng)新，但這才是我賺錢的關(guān)鍵，問題不在于降低了3美元的成本，公司最賺錢的是創(chuàng)新，而不是降低成本。"產(chǎn)品的創(chuàng)造過程將是市場(chǎng)占有率戰(zhàn)役的最前線，"產(chǎn)品創(chuàng)造過程所31、研發(fā)瓶頸

汽車制造公司在創(chuàng)新上所面臨的最大挑戰(zhàn)在于保持高質(zhì)量的同時(shí)以低成本快速研制出有把握的設(shè)計(jì)，這就大大影響了汽車產(chǎn)品研發(fā)過程的創(chuàng)新速度，造成了遲緩和低效。汽車研發(fā)中的最大瓶頸之一是物理樣機(jī)試驗(yàn)，典型的研發(fā)流程是：首先將車形概念轉(zhuǎn)換成詳細(xì)的工程圖，經(jīng)過漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)檢查以后，開始建立物理樣機(jī)并進(jìn)行試驗(yàn)，暴露出的問題將反饋給設(shè)計(jì)人員，修改設(shè)計(jì)，制造新樣機(jī)，再試驗(yàn)；這一循環(huán)不斷重復(fù)，直到達(dá)到滿意的性能，一般需要經(jīng)過多次迭代。1、研發(fā)瓶頸汽車制造公司在創(chuàng)新上所面臨的最大挑戰(zhàn)在于保持高4這一制造、試驗(yàn)過程即費(fèi)時(shí)又耗資巨大，手工建造一個(gè)汽車實(shí)物模型需要數(shù)月的時(shí)間和數(shù)十萬元的費(fèi)用，試驗(yàn)費(fèi)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)，并且設(shè)計(jì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到優(yōu)化，為滿足修改定型時(shí)間表的要求，常常通過損失總體性能的方式解決一些局部問題；例如，為加強(qiáng)有問題的裝配部件，某些零部件設(shè)計(jì)可能常常過于保守，增加無謂用的重量和體積。

這一制造、試驗(yàn)過程即費(fèi)時(shí)又耗資巨大，手工建造一個(gè)汽車實(shí)物模型52、前端分析的價(jià)值

所有主要的汽車制造商以及制造業(yè)的許多公司都已經(jīng)開始通過計(jì)算機(jī)仿真及優(yōu)化進(jìn)行虛擬樣機(jī)的評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)，由此降低對(duì)物理樣機(jī)試驗(yàn)的依賴。目標(biāo)并不是完全取消物理樣機(jī)試驗(yàn)，而是減少樣機(jī)試驗(yàn)的數(shù)量，改變完全靠經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)流程，引導(dǎo)設(shè)計(jì)朝正確的方向進(jìn)行。在設(shè)計(jì)的早期，通過研究不同的設(shè)計(jì)方案，工程師可方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，并且所花的代價(jià)非常低。研究表明，設(shè)計(jì)階段每向前推進(jìn)一步，變更設(shè)計(jì)所需的成本將呈指數(shù)增加，例如，如果概念階段設(shè)計(jì)修正的代價(jià)是10，到了詳細(xì)設(shè)計(jì)階段再修正的話代價(jià)將是100，到了物理樣機(jī)試驗(yàn)階段將變成1000，進(jìn)入生產(chǎn)階段后將超過10000，如果產(chǎn)品售出后再修正錯(cuò)誤，"召回"和保修的成本驚人，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致制造商悲劇，由此可見早期發(fā)現(xiàn)并修正設(shè)計(jì)缺陷的意義。在設(shè)計(jì)早期進(jìn)行仿真的另一個(gè)益處在于，設(shè)計(jì)者有時(shí)間和能力評(píng)價(jià)多種方案，提出創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。

2、前端分析的價(jià)值所有主要的汽車制造商以及制造業(yè)的許多公司6不能把計(jì)算機(jī)仿真簡(jiǎn)單地當(dāng)作降低成本的手段而取代物理樣機(jī)，它為創(chuàng)新帶來了一種完全不同的試驗(yàn)方式。公司創(chuàng)新能力的核心在于試驗(yàn)方式，即創(chuàng)造和提高產(chǎn)品系統(tǒng)試驗(yàn)的觀念；啟發(fā)性試驗(yàn)采用試驗(yàn)仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)軟件上測(cè)試多種不同的產(chǎn)品方案，以在苛刻的創(chuàng)新時(shí)間和成本約束下，取得多方面的突破；計(jì)算機(jī)仿真這樣的新技術(shù)不但可降低試驗(yàn)費(fèi)用、加快試驗(yàn)速度，而且使公司更有創(chuàng)造力，快速的反饋和高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)圖形可以驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新，可實(shí)時(shí)可視化地研究多種設(shè)計(jì)可能性，加快設(shè)計(jì)迭代速度。在研發(fā)的早期進(jìn)行迭代仿真是最有效的，可快速、不費(fèi)力地發(fā)現(xiàn)并修正設(shè)計(jì)問題。許多公司往往在研發(fā)后期花數(shù)百萬元修正設(shè)計(jì)問題，卻常常忽視早期解決問題所帶了的效益。在產(chǎn)品研發(fā)前期識(shí)別、解決問題的概念為"前期裝載"(front-loading)，仿真可起到很好的杠桿作用。為加速產(chǎn)品研發(fā)流程，豐田公司實(shí)施了"前期裝載"概念，進(jìn)行早期仿真并配合相應(yīng)的流程改進(jìn)，研發(fā)時(shí)間和成本降低了30%~40%。在實(shí)施"前期裝載"過程中，豐田公司采用CAE技術(shù)在設(shè)計(jì)前期發(fā)現(xiàn)功能性的問題，汽車制造商期望通過這種方法在初次樣機(jī)前發(fā)現(xiàn)并解決80%的設(shè)計(jì)問題，并通過減少第二代樣機(jī)的某些實(shí)驗(yàn)降低時(shí)間和成本。不能把計(jì)算機(jī)仿真簡(jiǎn)單地當(dāng)作降低成本的手段而取代物理樣機(jī)，它為73、汽車工業(yè)12個(gè)月研發(fā)周期的目標(biāo)

Altarum研究院汽車研發(fā)中心總裁DavidCole博士認(rèn)為：CAE即虛擬樣機(jī)技術(shù)是減少對(duì)物理樣機(jī)依賴的關(guān)鍵，也是降低成本及研發(fā)時(shí)間的關(guān)鍵；他解釋說："汽車制造商都清楚，他們必須實(shí)施仿真技術(shù)以加速設(shè)計(jì)流程"。目前CAE技術(shù)對(duì)汽車工程的支持僅有30%，而汽車工業(yè)的管理者們希望到2007年這一工具的應(yīng)用達(dá)到70%。Cole先生說："在未來的5年中，分析技術(shù)的采用將增加一倍，這將為汽車制造商及零部件廠商帶來巨大的效益"；他引用了一個(gè)制造商的例子，通過減少物理樣機(jī)的數(shù)量，研發(fā)成本和時(shí)間降低了50%。3、汽車工業(yè)12個(gè)月研發(fā)周期的目標(biāo)Altarum研究院汽車8汽車工業(yè)的許多努力是降低上市時(shí)間，更確切地說是壓縮創(chuàng)新時(shí)間，壓縮從概念設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間；對(duì)大多數(shù)汽車制造商來說，90年代車輛的研發(fā)時(shí)間是48到60個(gè)月，2000年是24到36個(gè)月，某些汽車制造商將分析和仿真技術(shù)集成于設(shè)計(jì)之中，已將周期降低到了18個(gè)月，下一個(gè)目標(biāo)是12個(gè)月，這對(duì)汽車工業(yè)來說是一眨眼的時(shí)間。"將研發(fā)時(shí)間降低到這一水平的關(guān)鍵是虛擬樣機(jī)技術(shù)，并在跨供應(yīng)鏈的實(shí)時(shí)協(xié)同中采用這一技術(shù)。對(duì)于大多數(shù)零部件來說，這一技術(shù)已經(jīng)是成熟技術(shù)，汽車制造商和其供應(yīng)鏈所面臨的挑戰(zhàn)是如何將其集成到自己的研發(fā)流程之中并加以實(shí)施，從而將創(chuàng)新性的車輛投放到市場(chǎng)。"汽車工業(yè)的許多努力是降低上市時(shí)間，更確切地說是壓縮創(chuàng)新時(shí)間，94、基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)

汽車公司采用分析仿真技術(shù)的關(guān)鍵是其縮短研發(fā)周期的需求，基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)成為勢(shì)在必行的策略，而基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)必須以CAE工具和流程的革新為支撐；第一個(gè)上市會(huì)帶來巨大的市場(chǎng)份額和收益，隨著對(duì)這一觀念的認(rèn)可，各公司爭(zhēng)相研究加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性方法。汽車行業(yè)中，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)下，人員的分配、流程、工具正在發(fā)生巨大的變革，在汽車新研發(fā)平臺(tái)的資金投入巨資，市場(chǎng)的壓力將產(chǎn)品研發(fā)和投放市場(chǎng)的周期壓縮到3年以下，上市時(shí)間這一事實(shí)永遠(yuǎn)地改變了汽車研發(fā)和試驗(yàn)的方法。例如，某汽車廠商通過CAE分析物理樣機(jī)建造時(shí)間減少了30個(gè)星期，新車型的上市時(shí)間提前5個(gè)月，同時(shí)帶來2千萬美元的銷售額。另一個(gè)例子是某汽車零部件制造商，通過分析主要零部件的物理樣機(jī)減少50%（由6次減少到3次），一般認(rèn)為，零部件廠商通過分析設(shè)計(jì)最終可減少75%的物理樣機(jī)。4、基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)汽車公司采用分析仿真技術(shù)的關(guān)鍵是其縮10到2010年，通過將CAE和協(xié)同技術(shù)集成入設(shè)計(jì)流程，通過設(shè)計(jì)流程的再造，汽車行業(yè)主要廠商的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)力應(yīng)該提高1倍至2倍，因此，堅(jiān)持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的公司是沒有出路的，尋求生存和發(fā)展的公司必須認(rèn)識(shí)到再造設(shè)計(jì)流程和制造流程的重要性，并且加以實(shí)施。

加強(qiáng)CAE仿真技術(shù)的使用及建立高效的流程是大量降低產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間和成本的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)公司核心業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。要想在幾個(gè)小時(shí)而不是幾個(gè)月內(nèi)評(píng)估一個(gè)設(shè)計(jì)概念、探討多種設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)條件，通過物理樣機(jī)基本是不可能的，快速、低成本地評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的能力為管理提供了獨(dú)特的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，可讓設(shè)計(jì)工程師從多種經(jīng)過優(yōu)化的概念中選擇，而不是僅僅保證按時(shí)完成了任務(wù)，這一優(yōu)勢(shì)將產(chǎn)品研發(fā)變成了時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。到2010年，通過將CAE和協(xié)同技術(shù)集成入設(shè)計(jì)流程，通過設(shè)計(jì)11二、CAE分析的目標(biāo)1、樣車設(shè)計(jì)階段：提供設(shè)計(jì)參考意見2、樣車驗(yàn)證階段：驗(yàn)證車身設(shè)計(jì)并提出相關(guān)評(píng)價(jià)3、樣車改進(jìn)階段：根據(jù)道路試驗(yàn)結(jié)果提出改進(jìn)意見二、CAE分析的目標(biāo)1、樣車設(shè)計(jì)階段：12三、技術(shù)方案與工作流程

（以車身骨架設(shè)計(jì)為例）三、技術(shù)方案與工作流程

（以車身骨架設(shè)計(jì)為例）131、樣車設(shè)計(jì)階段

目標(biāo)為設(shè)計(jì)部門提供車身骨架的設(shè)計(jì)參考意見1、樣車設(shè)計(jì)階段

目標(biāo)為設(shè)計(jì)部門提供車身骨架的設(shè)計(jì)參考意見14輸入條件設(shè)計(jì)目標(biāo)概念設(shè)計(jì)載荷條件材料參數(shù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)輸入條件設(shè)計(jì)目標(biāo)15工作內(nèi)容a.

車身骨架拓?fù)浞治鯾.

車身骨架等截面梁模型分析c.

車身骨架非等截面梁模型分析d.

車身骨架梁模型模態(tài)分析工作內(nèi)容a.車身骨架拓?fù)浞治?6分析報(bào)告

a.

理想車身骨架的幾何分布分析報(bào)告

b.

理想車身骨架的截面分布分析報(bào)告

c.

車身骨架動(dòng)力學(xué)特性分析報(bào)告分析報(bào)告

a.

理想車身骨架的幾何分布分析報(bào)告

b172、樣車驗(yàn)證階段

目標(biāo)驗(yàn)證樣車車身骨架設(shè)計(jì)，針對(duì)該設(shè)計(jì)提出評(píng)價(jià)報(bào)告2、樣車驗(yàn)證階段

目標(biāo)驗(yàn)證樣車車身骨架設(shè)計(jì)，針對(duì)該設(shè)計(jì)提出18輸入條件設(shè)計(jì)目標(biāo)三維數(shù)模工藝要求載荷條件材料參數(shù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)輸入條件設(shè)計(jì)目標(biāo)19工作內(nèi)容a

建立車身骨架三維殼單元有限元模型b

車身骨架扭轉(zhuǎn)載荷應(yīng)力分析e

車身骨架彎曲載荷應(yīng)力分析f

車身模態(tài)分析h

車身骨架危險(xiǎn)區(qū)域的確定工作內(nèi)容a

建立車身骨架三維殼單元有限元模型20分析報(bào)告a

車身骨架扭轉(zhuǎn)載荷應(yīng)力分析報(bào)告b

車身骨架彎曲載荷應(yīng)力分析報(bào)告c

車身骨架動(dòng)力學(xué)特性分析報(bào)告e

車身骨架危險(xiǎn)區(qū)域分析報(bào)告f車身骨架設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)報(bào)告分析報(bào)告21樣車改進(jìn)階段

目標(biāo)根據(jù)整車道路試驗(yàn)結(jié)果，為設(shè)計(jì)部門提供改進(jìn)設(shè)計(jì)參考意見樣車改進(jìn)階段

目標(biāo)根據(jù)整車道路試驗(yàn)結(jié)果，為設(shè)計(jì)部門提供改進(jìn)22工作內(nèi)容a.

車身骨架改進(jìn)方案b.

車身骨架改進(jìn)方案仿真分析工作內(nèi)容a.

車身骨架改進(jìn)方案23分析報(bào)告a車身骨架改進(jìn)方案b

車身骨架改進(jìn)方案仿真分析報(bào)告分析報(bào)告a車身骨架改進(jìn)方案24CAE技術(shù)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李守成2005-03CAE技術(shù)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

25一、加速汽車產(chǎn)品創(chuàng)新流程的技術(shù)

多年來汽車制造商堅(jiān)持不懈地對(duì)汽車的操縱性、美觀性、大小、舒適性、經(jīng)濟(jì)性等眾多指標(biāo)進(jìn)行改善，以期達(dá)到最好的綜合性能，將最有創(chuàng)意的汽車投放市場(chǎng)。同樣汽車零部件供應(yīng)商也需要研發(fā)創(chuàng)新，在配置、成本、質(zhì)量等方面滿足主機(jī)廠的要求。

對(duì)創(chuàng)新苛刻的要求源自上市時(shí)間的嚴(yán)格要求，如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以快于你的速度將類似的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于市場(chǎng)，創(chuàng)新的價(jià)值也就喪失殆盡了，第一個(gè)上市的廠商常常贏得最大的銷售利益。因此研發(fā)周期的縮短也就意味著實(shí)現(xiàn)銷售利潤(rùn)，準(zhǔn)確地滿足消費(fèi)者的需要。盡管創(chuàng)新非常重要，但汽車的安全、成本、質(zhì)量絕對(duì)是實(shí)現(xiàn)銷售利潤(rùn)的長(zhǎng)期需要，這些方面的任何不足都會(huì)導(dǎo)致銷售的直線下降。簡(jiǎn)單來說，汽車在路上行駛的時(shí)間越長(zhǎng)，汽車廠商和其零部件供貨商可以售出的配件就越多。一、加速汽車產(chǎn)品創(chuàng)新流程的技術(shù)多年來汽車制造商堅(jiān)持不懈地對(duì)26產(chǎn)品的創(chuàng)造過程將是市場(chǎng)占有率戰(zhàn)役的最前線，"產(chǎn)品創(chuàng)造過程所面臨的最大挑戰(zhàn)在于車輛概念的研發(fā)，以最大限度地滿足客戶的需求，最好的概念是那種可以以最短的時(shí)間、最低的成本、最高的質(zhì)量得以實(shí)施的。這一挑戰(zhàn)不能用常規(guī)的方法應(yīng)對(duì)，必須研究創(chuàng)新途徑。"在汽車工業(yè)中，產(chǎn)品創(chuàng)新扮演著至關(guān)重要的角色，成為戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的要點(diǎn)和高于一切的市場(chǎng)關(guān)鍵。戴姆勒-克萊斯勒的總裁JurgenSchrempp說："人們常常問我批量、產(chǎn)品、銷售、生產(chǎn)率，但沒人問我創(chuàng)造力、技術(shù)、創(chuàng)新，但這才是我賺錢的關(guān)鍵，問題不在于降低了3美元的成本，公司最賺錢的是創(chuàng)新，而不是降低成本。"產(chǎn)品的創(chuàng)造過程將是市場(chǎng)占有率戰(zhàn)役的最前線，"產(chǎn)品創(chuàng)造過程所271、研發(fā)瓶頸

汽車制造公司在創(chuàng)新上所面臨的最大挑戰(zhàn)在于保持高質(zhì)量的同時(shí)以低成本快速研制出有把握的設(shè)計(jì)，這就大大影響了汽車產(chǎn)品研發(fā)過程的創(chuàng)新速度，造成了遲緩和低效。汽車研發(fā)中的最大瓶頸之一是物理樣機(jī)試驗(yàn)，典型的研發(fā)流程是：首先將車形概念轉(zhuǎn)換成詳細(xì)的工程圖，經(jīng)過漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)檢查以后，開始建立物理樣機(jī)并進(jìn)行試驗(yàn)，暴露出的問題將反饋給設(shè)計(jì)人員，修改設(shè)計(jì)，制造新樣機(jī)，再試驗(yàn)；這一循環(huán)不斷重復(fù)，直到達(dá)到滿意的性能，一般需要經(jīng)過多次迭代。1、研發(fā)瓶頸汽車制造公司在創(chuàng)新上所面臨的最大挑戰(zhàn)在于保持高28這一制造、試驗(yàn)過程即費(fèi)時(shí)又耗資巨大，手工建造一個(gè)汽車實(shí)物模型需要數(shù)月的時(shí)間和數(shù)十萬元的費(fèi)用，試驗(yàn)費(fèi)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)，并且設(shè)計(jì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到優(yōu)化，為滿足修改定型時(shí)間表的要求，常常通過損失總體性能的方式解決一些局部問題；例如，為加強(qiáng)有問題的裝配部件，某些零部件設(shè)計(jì)可能常常過于保守，增加無謂用的重量和體積。

這一制造、試驗(yàn)過程即費(fèi)時(shí)又耗資巨大，手工建造一個(gè)汽車實(shí)物模型292、前端分析的價(jià)值

所有主要的汽車制造商以及制造業(yè)的許多公司都已經(jīng)開始通過計(jì)算機(jī)仿真及優(yōu)化進(jìn)行虛擬樣機(jī)的評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)，由此降低對(duì)物理樣機(jī)試驗(yàn)的依賴。目標(biāo)并不是完全取消物理樣機(jī)試驗(yàn)，而是減少樣機(jī)試驗(yàn)的數(shù)量，改變完全靠經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)流程，引導(dǎo)設(shè)計(jì)朝正確的方向進(jìn)行。在設(shè)計(jì)的早期，通過研究不同的設(shè)計(jì)方案，工程師可方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，并且所花的代價(jià)非常低。研究表明，設(shè)計(jì)階段每向前推進(jìn)一步，變更設(shè)計(jì)所需的成本將呈指數(shù)增加，例如，如果概念階段設(shè)計(jì)修正的代價(jià)是10，到了詳細(xì)設(shè)計(jì)階段再修正的話代價(jià)將是100，到了物理樣機(jī)試驗(yàn)階段將變成1000，進(jìn)入生產(chǎn)階段后將超過10000，如果產(chǎn)品售出后再修正錯(cuò)誤，"召回"和保修的成本驚人，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致制造商悲劇，由此可見早期發(fā)現(xiàn)并修正設(shè)計(jì)缺陷的意義。在設(shè)計(jì)早期進(jìn)行仿真的另一個(gè)益處在于，設(shè)計(jì)者有時(shí)間和能力評(píng)價(jià)多種方案，提出創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。

2、前端分析的價(jià)值所有主要的汽車制造商以及制造業(yè)的許多公司30不能把計(jì)算機(jī)仿真簡(jiǎn)單地當(dāng)作降低成本的手段而取代物理樣機(jī)，它為創(chuàng)新帶來了一種完全不同的試驗(yàn)方式。公司創(chuàng)新能力的核心在于試驗(yàn)方式，即創(chuàng)造和提高產(chǎn)品系統(tǒng)試驗(yàn)的觀念；啟發(fā)性試驗(yàn)采用試驗(yàn)仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)軟件上測(cè)試多種不同的產(chǎn)品方案，以在苛刻的創(chuàng)新時(shí)間和成本約束下，取得多方面的突破；計(jì)算機(jī)仿真這樣的新技術(shù)不但可降低試驗(yàn)費(fèi)用、加快試驗(yàn)速度，而且使公司更有創(chuàng)造力，快速的反饋和高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)圖形可以驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新，可實(shí)時(shí)可視化地研究多種設(shè)計(jì)可能性，加快設(shè)計(jì)迭代速度。在研發(fā)的早期進(jìn)行迭代仿真是最有效的，可快速、不費(fèi)力地發(fā)現(xiàn)并修正設(shè)計(jì)問題。許多公司往往在研發(fā)后期花數(shù)百萬元修正設(shè)計(jì)問題，卻常常忽視早期解決問題所帶了的效益。在產(chǎn)品研發(fā)前期識(shí)別、解決問題的概念為"前期裝載"(front-loading)，仿真可起到很好的杠桿作用。為加速產(chǎn)品研發(fā)流程，豐田公司實(shí)施了"前期裝載"概念，進(jìn)行早期仿真并配合相應(yīng)的流程改進(jìn)，研發(fā)時(shí)間和成本降低了30%~40%。在實(shí)施"前期裝載"過程中，豐田公司采用CAE技術(shù)在設(shè)計(jì)前期發(fā)現(xiàn)功能性的問題，汽車制造商期望通過這種方法在初次樣機(jī)前發(fā)現(xiàn)并解決80%的設(shè)計(jì)問題，并通過減少第二代樣機(jī)的某些實(shí)驗(yàn)降低時(shí)間和成本。不能把計(jì)算機(jī)仿真簡(jiǎn)單地當(dāng)作降低成本的手段而取代物理樣機(jī)，它為313、汽車工業(yè)12個(gè)月研發(fā)周期的目標(biāo)

Altarum研究院汽車研發(fā)中心總裁DavidCole博士認(rèn)為：CAE即虛擬樣機(jī)技術(shù)是減少對(duì)物理樣機(jī)依賴的關(guān)鍵，也是降低成本及研發(fā)時(shí)間的關(guān)鍵；他解釋說："汽車制造商都清楚，他們必須實(shí)施仿真技術(shù)以加速設(shè)計(jì)流程"。目前CAE技術(shù)對(duì)汽車工程的支持僅有30%，而汽車工業(yè)的管理者們希望到2007年這一工具的應(yīng)用達(dá)到70%。Cole先生說："在未來的5年中，分析技術(shù)的采用將增加一倍，這將為汽車制造商及零部件廠商帶來巨大的效益"；他引用了一個(gè)制造商的例子，通過減少物理樣機(jī)的數(shù)量，研發(fā)成本和時(shí)間降低了50%。3、汽車工業(yè)12個(gè)月研發(fā)周期的目標(biāo)Altarum研究院汽車32汽車工業(yè)的許多努力是降低上市時(shí)間，更確切地說是壓縮創(chuàng)新時(shí)間，壓縮從概念設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間；對(duì)大多數(shù)汽車制造商來說，90年代車輛的研發(fā)時(shí)間是48到60個(gè)月，2000年是24到36個(gè)月，某些汽車制造商將分析和仿真技術(shù)集成于設(shè)計(jì)之中，已將周期降低到了18個(gè)月，下一個(gè)目標(biāo)是12個(gè)月，這對(duì)汽車工業(yè)來說是一眨眼的時(shí)間。"將研發(fā)時(shí)間降低到這一水平的關(guān)鍵是虛擬樣機(jī)技術(shù)，并在跨供應(yīng)鏈的實(shí)時(shí)協(xié)同中采用這一技術(shù)。對(duì)于大多數(shù)零部件來說，這一技術(shù)已經(jīng)是成熟技術(shù)，汽車制造商和其供應(yīng)鏈所面臨的挑戰(zhàn)是如何將其集成到自己的研發(fā)流程之中并加以實(shí)施，從而將創(chuàng)新性的車輛投放到市場(chǎng)。"汽車工業(yè)的許多努力是降低上市時(shí)間，更確切地說是壓縮創(chuàng)新時(shí)間，334、基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)

汽車公司采用分析仿真技術(shù)的關(guān)鍵是其縮短研發(fā)周期的需求，基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)已經(jīng)成為勢(shì)在必行的策略，而基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)必須以CAE工具和流程的革新為支撐；第一個(gè)上市會(huì)帶來巨大的市場(chǎng)份額和收益，隨著對(duì)這一觀念的認(rèn)可，各公司爭(zhēng)相研究加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性方法。汽車行業(yè)中，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)下，人員的分配、流程、工具正在發(fā)生巨大的變革，在汽車新研發(fā)平臺(tái)的資金投入巨資，市場(chǎng)的壓力將產(chǎn)品研發(fā)和投放市場(chǎng)的周期壓縮到3年以下，上市時(shí)間這一事實(shí)永遠(yuǎn)地改變了汽車研發(fā)和試驗(yàn)的方法。例如，某汽車廠商通過CAE分析物理樣機(jī)建造時(shí)間減少了30個(gè)星期，新車型的上市時(shí)間提前5個(gè)月，同時(shí)帶來2千萬美元的銷售額。另一個(gè)例子是某汽車零部件制造商，通過分析主要零部件的物理樣機(jī)減少50%（由6次減少到3次），一般認(rèn)為，零部件廠商通過分析設(shè)計(jì)最終可減少75%的物理樣機(jī)。4、基于時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)汽車公司采用分析仿真技術(shù)的關(guān)鍵是其縮34到2010年，通過將CAE和協(xié)同技術(shù)集成入設(shè)計(jì)流程，通過設(shè)計(jì)流程的再造，汽車行業(yè)主要廠商的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)力應(yīng)該提高1倍至2倍，因此，堅(jiān)持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的公司是沒有出路的，尋求生存和發(fā)展的公司必須認(rèn)識(shí)到再造設(shè)計(jì)流程和制造流程的重要性，并且加以實(shí)施。

加強(qiáng)CAE仿真技術(shù)的使用及建立高效的流程是大量降低產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間和成本的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)公司核心業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。要想在幾個(gè)小時(shí)而不是幾個(gè)月內(nèi)評(píng)估一個(gè)設(shè)計(jì)概念、探討多種設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)條件，通過物理樣機(jī)基本是不可能的，快速、低成本地評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的能力為管理提供了獨(dú)特的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，可讓設(shè)計(jì)工程師從多種經(jīng)過優(yōu)化的概念中選擇，而不是僅僅保證按時(shí)完成了任務(wù)，這一優(yōu)勢(shì)將產(chǎn)品研發(fā)變成了時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。到2010年，通過將CAE和協(xié)同技術(shù)集成入設(shè)計(jì)流程，通過設(shè)計(jì)35二、CAE分析的目標(biāo)1、樣車設(shè)計(jì)階段：提供設(shè)計(jì)參考意見2、樣車驗(yàn)證階段：驗(yàn)證車身設(shè)計(jì)并提出相關(guān)評(píng)價(jià)3、樣車改進(jìn)階段：根據(jù)道路試驗(yàn)結(jié)果提出改進(jìn)意見二、CAE分析的目標(biāo)1、樣車設(shè)計(jì)階段：36三、技術(shù)方案與工作流程

（以車身骨架設(shè)計(jì)為例）三、技術(shù)方案與工作