Utiliser l'IA pour écourter l'optimisation des paramètres de sous-système d'une semaine à 15 minutes

Anticiper les problèmes grâce à l'IA

Dans le développement des véhicules, il est bénéfique de détecter et corriger les problèmes dès les premières étapes du cycle de conception et de validation. En évitant les modifications de conception en fin de processus, les équipes d'ingénierie peuvent réaliser d'importantes économies de temps et de coûts, tout en accélérant la mise sur le marché des produits.

L'IA est un outil de plus en plus prisé pour aider les équipes d'ingénierie à détecter et corriger les problèmes dès les premières étapes du développement. Par exemple, les ingénieurs peuvent entraîner des réseaux neuronaux pour analyser d'énormes volumes de modèles et de données de simulation, et ainsi identifier la configuration optimale d'un véhicule ou d'un composant.

Propulsée par l'IA, l'anticipation des problèmes dès les premières étapes du développement est aujourd'hui plus essentielle que jamais, alors que le monde se tourne vers l'électrique pour un avenir plus durable. De nombreux constructeurs automobiles sont en train de passer de la production de moteurs à combustion interne (MCI) à celle de véhicules électriques à batterie. Chacun de ces véhicules possède des années de données de développement et de modèles de simulation, qui doivent désormais être adaptés aux motorisations électriques.

Définir les objectifs véhicules grâce aux réseaux neuronaux

Au début de sa transition vers l'électrique, Hyundai Motor Group (HMG) a identifié la nécessité d'intégrer l'IA afin de faciliter l'anticipation des problèmes dès les premières étapes du développement des véhicules électriques. En 2023, l'entreprise a collaboré avec Simcenter™ Engineering and Consulting Services (Simcenter Engineering Services) pour développer des réseaux neuronaux capables de définir, dès la phase conceptuelle, les exigences d'architecture des véhicules.

Au début de la conception, les équipes d'ingénierie se font une idée des caractéristiques souhaitées pour la prochaine génération de véhicules (masse, dimensions, technologie de suspension, etc.) et doivent explorer ces options de manière efficace pour définir la configuration optimale. En fixant des objectifs pour des éléments comme la masse optimale, la cinématique, la maniabilité, le confort ou la tenue de route, les équipes
d'ingénierie obtiennent des indicateurs clés de performance (KPI) subjectifs à atteindre. Plus ces objectifs sont atteints tôt, plus l'entreprise peut maximiser ses économies de temps et de coûts.

Ilsoo Jeong, ingénieur confort, fait partie de l'équipe de développement virtuel du confort de conduite chez Hyundai Motor Group. Son équipe était chargée d'établir les objectifs de développement du châssis du Genesis GV80, appelé à devenir, dans une prochaine génération, un véhicule électrique.

« Notre objectif était d'obtenir le meilleur niveau possible de confort et de tenue de route. Nous devions donc prendre en compte des centaines de paramètres du châssis, comme la répartition des masses, la cinématique de la suspension ou encore le système de fixation », explique Jeong. « Nous devions également réfléchir à la façon dont ces conceptions et configurations devraient évoluer, sachant que la motorisation MCI sera remplacée par une batterie.

Nous voulions également pouvoir réaliser des analyses de sensibilité afin de comprendre rapidement comment la modification d'un composant pouvait influencer les performances des autres. Nous avons vite compris que l'IA serait un atout décisif pour y parvenir rapidement et efficacement. Nous avons fait appel à Simcenter Engineering and Consulting Services pour développer ces réseaux neuronaux
, car ils disposent d'une expertise reconnue sur Simcenter Amesim — notre outil de prédilection — ainsi que d'une maîtrise approfondie du processus de développement des véhicules. »

Optimisation de l'architecture des véhicules électriques

Dans un projet distinct, l'équipe Simcenter Engineering Services a travaillé avec les ingénieurs de HMG pour créer une architecture dans le logiciel Simcenter Amesim™, capable d'évaluer diverses manœuvres de véhicules tout en automatisant le post-traitement. Simcenter et Simcenter Engineering Services font partie de la plateforme commerciale Siemens Xcelerator, qui r
egroupe logiciels, matériels et services

Cette architecture permettait de pondérer chaque critère individuellement — avec 52 KPI par exigence — pour obtenir un score global, tout en pouvant traiter plus de 350 paramètres en entrée.

Dans ce projet, Simcenter Engineering Services a étendu ce travail pour l'appliquer au châssis. À partir des objectifs définis par HMG, les ingénieurs de Simcenter ont créé plus de 200 000 modèles de simulation dans Simcenter Amesim et les ont validés à l'aide de véhicules réels. Ils ont stocké les résultats des simulations dans un environnement de calcul haute performance (HPC) afin d'accélérer leur exécution à l'avenir.

« C'est Simcenter Amesim qui a motivé notre décision de choisir Siemens Digital Industries Software pour ce projet », explique Jeong. « Seul Simcenter Amesim offrait les capacités nécessaires pour réaliser le nombre de simulations dont nous avions besoin, tout en offrant la flexibilité requise pour des attributs comme la fréquence NVH. Simcenter Amesim présentait également un avantage, puisqu'il nous permettait de travailler avec nos propres modèles plutôt qu'avec un modèle prédéfini. En termes de flexibilité et de temps de simulation, Simcenter Amesim était le meilleur choix. »

À l'aide du logiciel Simcenter Reduced Order Modeling, Simcenter Engineering Services a créé et entraîné un réseau neuronal, permettant d'obtenir des résultats de simulation exploitables pour optimiser directement les modèles plus tard dans le processus. Ce réseau neuronal s'intègre au logiciel Simcenter HEEDS™ pour aider les ingénieurs de HMG à identifier la configuration optimale du véhicule.

« Si nos objectifs ou paramètres changent, nous n'aurons plus besoin de recommencer tout le processus depuis le début », explique Jeong. « Nous pouvons désormais déterminer en un temps record l'ensemble de paramètres optimal grâce au réseau neuronal développé par Simcenter Engineering Services. Le fait de pouvoir accéder facilement à ces résultats de simulation nous permet de donner rapidement à chaque équipe de sous-système des retours précis sur la configuration optimale. Plus tard dans le développement, nous pourrons également comparer effi
cacement les performances de conduite du véhicule à nos objectifs, en nous appuyant sur les données de référence fournies par le réseau neuronal. »

Gains de temps grâce à l'IA

La collaboration avec Simcenter Engineering Services et l'usage des logiciels Simcenter ont permis à l'équipe de Jeong de tirer d'importants bénéfices pour son processus d'ingénierie.

« Avant ce projet, il fallait deux minutes pour évaluer une exigence en simulation », explique Jeong. « Grâce au réseau neuronal développé par Simcenter Engineering Services, ce temps a été réduit à un dixième de seconde. » De même, l'optimisation des paramètres de sous-système prenait autrefois une semaine. Avec l'aide de Simcenter Engineering Services, ce temps a été réduit à seulement 15 minutes. »

Jeong et l'équipe de Simcenter Engineering Services collaborent pour exploiter pleinement ce réseau neuronal et en maximiser les gains d'efficacité. Ils prévoient prochainement d'intégrer le logiciel Teamcenter® au réseau neuronal, permettant ainsi une liaison complète et une traçabilité totale des paramètres et exigences (Simcenter HEEDS et Teamcenter font également partie de Siemens Xcelerator). Cela donnera la possibilité à un chef de programme, même sans expertise en simulation, de saisir ses exigences et de réutiliser les paramètres d'un projet précédent pour exécuter directement des simulations en ligne. Il sera ensuite possible de prédire les performances du système ou d'optimiser les ensembles de paramètres de sous-systèmes, rendant ainsi la puissance de la simulation système accessible aux non-experts.

« Le portefeuille Simcenter de Siemens et Simcenter Engineering Services continueront d'être des partenaires de développement privilégiés pour HMG », explique Jeong. « Nos entreprises entretiennent une relation solide et j'ai hâte de collaborer sur de futurs projets », ajoute-t-il.