Управляй переменами

Оптимизация процессов разработки транспортных средств

«Управляй переменами» — гласит новый слоган одного из крупнейших мировых автопроизводителей — компании Renault. Он отражает ее стремление производить доступные средства передвижения, а также смелое видение, лежащее в основе корпоративной культуры и в способах организации рабочих процессов. Компания постоянно внедряет новые инициативы, направленные на максимальное повышение эффективности процесса создания автомобилей. А ее руководящим принципом на всех уровнях организации — от центров разработок до производственных площадок — является оптимизация ресурсов. Опираясь на высокую репутацию бренда, Renault уверенно расширяет свое международное присутствие.

Ответ на новые вызовы

Компания Renault, внедрившая средства численного моделирования систем изделий одной из первых, широко применяет решение LMS Imagine.Lab Amesim на протяжении 10 лет. Это позволяет компании уже на ранних этапах оценивать и оптимизировать такие параметры, как дорожные качества автомобиля, шумы, вибрации, жесткость. Возможности приложения активно используются для оптимизации характеристик двигателя и повышения топливной экономичности.

Вступающие в действие европейские стандарты по допустимому уровню токсичности выхлопных газов Euro 6 и Euro 7 поставили перед компанией задачу совершенствования автомобилей. Необходимость создания инновационных изделий, объединяющих в себе различные сложные технологии и соответствующих строгим нормативным требованиям, повлекла за собой необходимость модернизации рабочих процессов и применяемых инструментов. Ведь теперь конструкторы должны разрабатывать более сложные системы управления двигателем, а вследствие усложняющегося взаимодействия между растущим числом систем и приводов — учитывать большее число степеней свободы.

Разветвленная сеть специалистов, процессов и инструментов

Потребовалась также организация эффективной совместной работы инженеров, говорящих на разных языках и использующих в работе различные стандарты и правила, в географически распределенной среде. Renault представляет собой транснациональную группу компаний: во Франции находятся все проектно­технологические службы, в Румынии специализируются на испытаниях контроллеров с устройствами управления на стендах, в Индии пишут и отрабатывают программный код, а в Испании и Корее — осуществляют доводку. Различные отделы, центры разработок и производственные площадки компании расположены в 115 странах. Совокупность различных культур, технических дисциплин и опыта затрудняет взаимный обмен знаниями, а о перевозке тяжелых и хрупких опытных образцов на большие расстояния не может даже идти речи. Любое взаимное недопонимание способно нарушить работу распределенных конструкторских групп.

Решение Siemens PLM Software помогает инженерам компании Renault создавать инновационные продукты

Хотя все специалисты имеют общую цель, их инструменты и применяемые методы различаются. Конструкторы оптимизируют параметры двигателя в установившемся режиме, чтобы добиться максимально высоких технических показателей. Например, используемые ими расчетные коды должны точно определять объем воздуха, который попадает во впускной коллектор, для того чтобы верно оценить наполнение и состав воздушно­топливной смеси в цилиндрах. Инженерам по системам управления, испытаниям, валидации и калибровке также необходимы точные модели, по которым они смогут выполнять экстраполяцию и интерполяцию в целях прогнозирования. В то же время им нужно иметь возможность упрощать сложные модели, так как разработчикам систем управления требуются гибкие мультифизические модели. Хотя инженеры применяют подробные модели на этапе описания алгоритмов управления, для отработки функционирования в реальном времени требуется их упрощение, поскольку подробные модели резко увеличивают вычислительное время.

Применение модельно-ориентированного подхода в компании Renault
к проектированию системы управления

Eдиный язык общения для всех

Для организации эффективной совместной работы инженеров в компании Renault было принято решение приобрести мощный инструмент для поддержки глобальных процессов и создания виртуальных опытных образцов. Требовалась стандартизированная система, чтобы разработчики могли легко обмениваться моделями. Разумеется, модели должны быть точными, но в то же время обладать достаточной гибкостью, чтобы различные группы специалистов могли адаптировать их к решению той или иной задачи. Они должны легко трансформироваться, сохраняя необходимую точность. В результате компания Renault внедрила LMS Amesim в качестве стандартного инструмента междисциплинарных расчетов, применяемого на всех этапах создания систем управления. LMS Amesim стал единым языком общения для инженеров, работающих в различных подразделениях и странах, что способствовало оптимизации процессов разработки. Использование этого решения не ограничивается задачами оптимизации конструкции двигателей, LMS Amesim также применяется на таких этапах разработки изделия, как SIL и HIL. Разработчики систем управления имеют дело с высокоточными 1D­моделями двигателя и его подсистем, создаваемыми инженерами­конструкторами. Благодаря взаимодействию моделей удается достичь баланса сложности и функциональности разрабатываемого изделия.

Создаваемые в LMS Imagine.Lab Amesim масштабируемые модели
легко объединяются с результатами натурных испытаний

Применение решения LMS Amesim позволило компании Renault достичь полной интеграции моделей объекта управления с системой управления. Таким образом, с помощью интерфейса LMS Amesim инженеры связывают модели систем управления с моделями объекта управления либо импортируют их в среду Simulink. Встроенная функция совместного расчета разных частей системы в одном цикле позволяет инженерам соединять модель, созданную в LMS Amesim, с моделью системы управления. Инженер на этапе проверки работы системы управления выбирает оптимальный вариант решения в зависимости от стадии разработки. Путем интеграции созданной в LMS Amesim модели объекта управления с системой управления можно перейти к разработке изделия в соответствии с этапами MIL (отработка алгоритма управления), SIL (отработка программного кода управления, HIL (отработка физических контроллеров).

Открывая новые возможности

Замена натурных испытаний опытных образцов двигателей расчетными виртуальными моделями обеспечивает существенную экономию. Натурные испытания двигателя на стендах — исключительно дорогостоящее дело. Инженеры компании Renault в полной мере реализовали все возможности оптимизации процессов, используя во всех подразделениях при создании всех типов двигателей и коробок передач такие технологии, как совместный расчет разных частей системы в одном цикле расчета, разработка изделия согласно этапам MIL, SIL, HIL.

«Внедрение LMS Amesim открыло перед нами мир новых возможностей, — отмечает Винсент Тало (Vincent Talon), специалист по расчетам моделей в компании Renault. — Сначала я был одним из двух инженеров, владевших методами численного моделирования. Сегодня, благодаря внедрению системы во всей компании, наши румынские коллеги включают разработанные ими модели двигателей в общий цикл проектирования и занимаются оптимизацией конструкции. Таким образом, они помогают нам оценивать модели существующих двигателей, а также создавать совершенно новые модели».

Пример созданной в LMS Imagine.Lab Amesim модели поведения дизельного двигателя объемом 1,6 л на высоких частотах

Эффективное управление ресурсами

Внедрение стандартной системы моделирования обеспечило не только технические преимущества — система стала эффективным средством управления ресурсами. «Работа в LMS Amesim дала нашим сотрудникам возможность сконцентрироваться на своей основной задаче — создании инноваций, — поясняет Винсент Тало. — Внедрение LMS Amesim в качестве стандартного решения позволило резко повысить эффективность. Однако самое существенное преимущество заключается в значительной экономии, достигнутой благодаря использованию этого решения. Мы не только резко сократили применение испытательных стендов, но и повысили качество продукции благодаря внедрению новых подходов к разработке алгоритмов управления. Компания Renault снизила затраты на гарантийное обслуживание на протяжении всего жизненного цикла выпускаемых автомобилей».

Сравнение результатов испытаний (красная линия) с результатами численного моделирования (синяя линия) показывает отличную корреляцию

Инженеры Renault полагают, что разработка систем на основе моделей является обоснованным и правильным подходом, поэтому сегодня ведется работа по дальнейшему совершенствованию рабочих процессов. К примеру, разработка все большего и большего числа исполнений двигателей требует валидации огромного количества их моделей. Быстрый рост количества моделей и вариантов исполнения создает проблему их первичной и повторной идентификации. Внедрение стандартной системы моделирования уже позволило компании Renault сократить время идентификации моделей в пять раз — с 50 до 10 дней. Компания планирует довести этот показатель до двух дней. Эта амбициозная цель отражает приверженность компании Renault своим принципам и ее стремление управлять переменами в автомобильной промышленности. 

САПР и графика 4`2016