在流程中，設計變更發生越靠後，更改成本越高，尤其是架構方案。設計方案需要盡早，同時進行更多評估決策；車身開發需要協同大量多專業約束及邊界，流程越靠後，各專業協同調整靈活度越低，車身與各專業協同也需要盡早的開展研究以充分挖掘方案潛力。
2023 年 4 月 18 日 -19 日，在 2023 第三屆車身及内外飾大會上。達索系統行業流程高級顧問徐建斌表示，大量車身開發工作前移到概念開發階段及之前成爲趨勢，以提前評估、預測、發現和解決問題，并控制開發成本，縮短整體開發周期；概念階段車身具有設計可調整空間較大，車身設計變更頻繁等特點，傳統建模和仿真技術無法敏捷響應車身概念設計流程的特點，通過創新的 MODSIM 建模和仿真一體化技術可以支撐車身概念階段高效開發，實現大規模的車身概念方案快速建模及變更評估、優化和選型。
徐建斌 | 達索系統 行業流程高級顧問
以下爲演講内容整理：
MODSIM 是達索建模仿真一體化的技術，該技術如何快速提高前期車身開發的效率？以下将從四方面向大家展開介紹。
車身前期概念結構開發趨勢與挑戰
在車身虛拟開發過程中，第一，設計發生的變革越靠後，架構方案調整成本就越高，我們需要更多的設計方案，盡早的進行評估和決策。
第二，車身開發需要協調大量專業的約束和邊界，我們與很多總布置或造型會有交互。如果在早期進行各種多專業的協同開發，調整的靈活度就相對高，越靠後調整的靈活度越低。車身與各專業協同需要盡早的開展研究，以充分挖掘前期各種方案的潛力。
大量的車身開發工作前移到概念開發階段逐漸成爲趨勢，其優勢在于可以提前預測、發現和解決問題，縮短開發周期，控制最終開發成本。
如下圖所示，在概念設計階段，首先我們有虛拟設計的初版模型，後續會有很多方案的變更，需要進行架構方案的優化，最終在概念設計凍結後進行詳細設計。
圖源：達索系統
傳統的流程會涉及到不同的部門以及較多的軟件切換和傳遞，同時設計方式和建模方式效率較低，建模與仿真割裂導緻耗時、耗力在仿真前處理工作。
在傳統建模技術下，車身概念模型方案變更不夠靈活，在比較複雜的方案變更中需要耗費大量的人力進行模型的建模以及車身結構變更，導緻設計變更的周期拉長。
同時，傳統結構方案需要手動創建，并沒有做到全參數化，很難開展多學科性能的快速驗證。最後性能歸攏到一起時，會發現方案間有很多沖突，導緻前期的設計方案無效；非參數化的模型還會導緻無法進行更多更深的方案優化和探索，但是如果沒有大量充分的設計和方案叠代，在進入詳細設計後會遇到較多的設計變更，其變更成本非常之高。
基于以上，我們希望把更多的工作前移到概念設計階段。
達索系統車身前期概念結構高效開發方案
達索系統從最早的 3D 設計軟件，發展到 3D DMU 數字樣機，再到 PLM 生命周期，再到現在的 3DEXPERIENCE 一體化虛拟孿生協同開發平台，每十年便有一次技術理念的創新，來助力行業的數字化變革。
針對汽車行業我們有整套解決方案，從最前期到最後量産支撐企業的數字化研發。今天主要關注在工程結構設計方面，在此通過概念設計幫助大家了解該技術的應用。
不同于傳統方式中設計和仿真的割裂狀态，達索系統的建模仿真一體化技術從設計到仿真無縫打通，并對整個模型進行全參數化，以快速調整模型。仿真模型基于 CAD 模型全自動生成，節省大量的仿真前處理工作，可以實現快速的方案驗證；同時參數化的模式可以進行多學科性能的驗證和快速仿真驗證；還可以進行多學科的性能優化和輕量化優化。
我們還可以進行車身快速多學科指标的權衡決策，通過仿真模型的快速驗證，實現仿真驅動設計，在更短的時間内進行大規模的仿真叠代，驅動結構的優化和設計。CAD 模型本身就是 CATIA 模型，這個模型也可以做早期的概念協同設計，例如與總布置和造型進行協同，基于 CAD 模型繼續進行後續的深化設計。詳細設計的過程可以沿用 CATIA 模型進行後續的工程深化設計。
達索系統的開發協作模式方案，在概念設計任務中，設計工程師與仿真工程師可以基于該技術實現更緊密的協作。甚至一些基礎的仿真，例如線性仿真，可以直接由設計工程師做；如果涉及到高階的，像碰撞、安全等專業的仿真，可以基于 CAD 模型自動生成的仿真模型直接傳遞給仿真工程師，進行快速仿真的求解。
總體而言，首先新的建模方式可以帶來更高效概念模型的生成，提升概念設計效率與質量。第二建模與仿真無縫一體化，仿真前處理模型自動生成，基本零耗時，可以提升性能驗證的效率。第三我們直接沿用自動生成的仿真模型提交優化計算，設計工程師可以輕松進行基礎的仿真，實現快速的叠代；高階仿真可直接沿用自動生成的仿真模型，提交仿真優化，提升專業仿真的驗證效率。
當流程走到概念模型變更以及驗證階段後，基于全參數化的模型和 MODSIM 建模仿真一體化技術，可以快速變更設計方案，驗證設計方案性能，提高驗證效率、叠代效率和決策效率。參數發展模型還可以實現優化軟件與優化平台結合，進行多學科自動優化，充分挖掘不同參數和不同方案間的組合，獲取更優質的車身結構。
達索系統 MODSIM 技術的應用案例
目前，很多客戶在用達索系統 MODSIM 技術，主要進行前期概念開發、多學科優化以及輕量化的工作。
主要介紹下基于 MODSIM 技術，福特的概念開發流程和思路。福特有前期概念開發的部門，早期會有架構研究，同時會有虛拟概念開發的 VCS 流程。
首先我們會有很多數據輸入，輸入可以是 CAD 模型，也可以是競品車的數據，或者其他的曆史車型數據，所有數據輸入作爲早期概念模型的構建參考。前期進行前艙局部的參數化模型構建，研究局部模型的多學科性能。因爲福特基于平台化開發，所以概念開發時需要先優化下車體，上車體用替代模型或造型去開發。
通過 MODSIM 技術，前面建立了 CAD 模型，CAD 模型建立後，仿真模型全自動生成；通過該技術可以快速驗證不同的結構方案的多學科性能。包括安全相關的正碰、側碰等，以及剛度模态。爲什麽是這些性能呢？因爲這些性能與車身的框架結構相關，強度更多是局部的性能，所以在概念階段更多定義框架性能。簡而言之，這些性能如果有問題，到詳細設計階段，局部更改結構很難達到效果，所以我們希望盡早把這些性能模型優化，從而優化出更好的車身框架。
VCS 正式概念開發前期工作就是局部模型的研發，當前面優化後，我們正式進入虛拟概念開發，通過 MODSIM 技術進行多輪的優化叠代。
首先會有三個下車體方案，上車體用類似的造型或結構去模拟，集中精力優化下車體平台。有了三個 MODSIM 的 CAD 模型後，可以快速進行多學科性能的評估。第一輪評估出來後，我們可以慢慢縮減評估下車體方案的目标個數，最終選定或凍結下車體的概念方案。
下車體概念凍結後，下車體進入了詳細的車身設計、進行工程開發；上車體則進入系列車型開發，再繼續用 MODSIM 技術，類似于套娃，把不同的上車體 MODSIM 的概念模型結合下車體已有的模型進行整車級優化。
通過 MODSIM 技術，福特在早期可以進行多學科優化、輕量化，以及早期概念快速的多平台化的開發。
綜上所述，MODSIM 建模仿真一體化技術，可以在早期提升車身工程、概念與詳細結構設計的效率；在流程早期還可以介入整車級的性能評估和優化，提升早期開發效率，縮短研發周期。同時可以通過大量的性能叠代、方案叠代，改進對車身結構的認知、改進車身産品的質量。
（以上内容來自達索系統行業流程高級顧問徐建斌于 2023 年 4 月 18 日 -19 日在 2023 第三屆車身及内外飾大會發表的《MODSIM 驅動車身前期概念結構高效開發》主題演講。）
