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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005808]
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 案例十二 福特汽车公司利用Teamcenter仿真过程管理快速取得成效
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CPDA设计与仿真委员会一直专注于仿真数据管理、过程管理以及CAE工作流自动化。该委员会的工作之一就是进行仿真数据管理和过程自动化的收益与挑战案例的研究。
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福特汽车公司最近实施了基于Teamcenter的仿真过程管理解决方案。该方案很快就为公司的CAE模型开发过程带来了实效。2009年，福特汽车开始计划采用基于Teamcenter的仿真过程管理，并藉此取代公司的内部工具。2010年4月，这套系统完成了安装，并于当年5月投入生产。实施该系统的Teamcenter几乎无须定制，也无须花费很多精力配置，部分原因在于福特汽车公司在工具包应用方面有着丰富的经验。几个星期后，在CAE配置的创建和管理等几个关键步骤上，福特汽车公司的效率提高了4~8倍不等。网格开发团队经理Ulrich Fox博士把这些收益归功于Teamcenter更为丰富、功能更为强大的CAE项目处理数据模型，以及结构映射，它们为CAE模型配置的创建提供了帮助。
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福特汽车公司取得成功的因素包括：明确的预期、良好的规划以及良好的厂商支持。福特汽车公司对集成化PLM工具包的收益愿景很明确。另外，新工具支持已确立下来的业务流程。这提高了系统部署成功的可能性，因为很多工程之所以失败，是由于它们不仅包含大量的新工具，而且这些工具的使用方法也发生了重大的变化。
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由于各个公司都努力推进虚拟化或数字化的产品开发以及仿真驱动式设计，所以仿真数据管理需求就变得至关重要。很多公司的产品开发过程都包含若干阶段性关卡。因为产品开发过程被分为多个阶段，并在当前设计的每个阶段结束时进行评估。在进行阶段评审时，各项评估结束，同时决策产品下一步的开发方向。
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基于物理学的CAE产品性能数字化仿真为各项评估提供了巨大支持。用于阶段性评审的设计数据发布后，CAE模型就必须被构建起来，同时，必须进行仿真分析。在这一过程中，CAE成为总体项目能够按时完成的关键。
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从CAD模型生成CAE模型的过程非常困难。必须找到正确的设计版本和配置，并且必须将组件和装配的恰当描述传输给CAE团队。然后，必须对零件进行网格划分并连接，以便正确地描述检验过程中的系统或装配体。CAE模型可能根据工程专业和解算器技术被特例化，用于某一特殊类型的评估。必须对各种荷载情形进行计算，并在最后将仿真结果与产品性能要求进行比较。常见的问题主要包括：
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·CAD模型到CAE模型的转化是手动完成的，并需要耗费大量时间。
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·完成一个CAE模型必须使用多个信息源的数据，而不仅仅是CAD图形数据。
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·CAE模型无法与CAD及其他数据源（“谱系”）连接，或这种连接无法得到验证。
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·产品性能要求与产品设计没有紧密结合。
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·几乎没有重用仿真模型和之前的成果。
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很多时候都没有一种现成的系统架构能够将所有独立项目连接在一起。
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解决方案供应商一直在开发用以解决上述问题的应用程序。根据CPDA的评估，这些用于仿真数据和过程管理（SDPM）的工具直到最近才充分发展成熟，足以显著影响仿真在产品开发过程中的地位。
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Siemens PLM Software将Teamcenter的功能拓展到仿真数据管理，这就是Teamcenter for Simulation。福特汽车公司最近实施了基于Teamcenter的仿真过程管理，这很快就为CAE模型开发流程带来了实效。
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福特欧洲公司的网格开发
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在位于德国科隆的福特汽车公司欧洲工程中心，一个大约由十名专家组成的团队构建了“基线”有限元CAE模型，以便进行结构仿真，包括碰撞安全性、NVH（噪声、振动和舒适性）以及耐久性。该网格开发MD团队在福特欧洲大约有150名客户（不包括开发车型的全球客户）和CAE分析师。通用的基线模型被客户组采用后，会进一步调整以用于具体的CAE专业领域。供应商提供一部分分析模型内容，如座椅。
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模型类型及创建人
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目前，福特公司将CATIA作为主要的CAD系统，大多数产品图形数据为CATIA V5格式，某些数据为I-DEAS格式。PDM系统采用统一的Teamcenter。MD团队仅使用Beta CAE系统中的ANSA进行CAE前处理（在福特公司，除空气动力学之外的其他所有结构CAE基本上都采用Altair Engineering的ANSA和HyperMesh）。CAE基线模型数据与CAD PDM数据保存在同一个数据库中。这是一个可以全球共享的单一逻辑数据库。
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福特公司的组织结构是矩阵式的。在这种组织结构下，无论是产品工程师还是性能属性工程师，均隶属于一个核心专家组。然后，公司会为工程师分派周期性汽车项目任务。MD团队仅为产品开发提供支持（但不会为诸如制造工程等提供支持）。福特公司拥有一套非常严格的全球产品开发流程——全球产品开发系统（GPDS），这是一套“阶段性关卡”流程。这套流程的起点是底盘开发。底盘是汽车结构的组成部分，是双门小轿车、轿车或货车等不同车型的共同之处。此时，这套流程作为共享技术平台使用。底盘设计完成之后，有很多开发特定车型的程序。车型（车身）可能会在全球其他工程中心开发，而且福特欧洲公司可能会为这些车型提供底盘CAE模型。
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MD团队主要负责创建与项目的每个阶段相关联的基线模型。在开发过程中，如果有新的零件或设计变更，CAE功能团队会并行地做一些小的更改。如果出现会影响很多属性的较大变更，MD团队就会做出更改。开始时，他们会提供一个基线模型，然后，参与项目的CAE分析师就会做出更改，以便使该基线模型适用于他们的具体开发工作。
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数据管理
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自20世纪90年代的Metaphase开始，福特公司就一直在使用Teamcenter存储CAE数据。当公司将Teamcenter Engineering部署为PDM系统时，他们开始在Teamcenter中管理CAE数据，并使用了自定义工具支持这种数据管理方法。Teamcenter CAE数据的拷贝可被放置在一个共享驱动器上，这其中就包括了用以描述该模型的CAE BOM列表文件。原始信息仍留在Teamcenter中。
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