シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアのソリューションとサービスで一貫したモデリング・アプローチを開発したFAW

スマートカーを設計

第一汽車集団有限公司 (以下FAW) の研究開発センターは、中国最大の自動車産業研究、開発、試験、検査施設であり、自動車OEM、FAW、中国政府の主要な技術センターに位置付けられています。商用車と自動車部品の開発に力を注ぐFAWは、車両開発サイクル全体を網羅するエンジニアリングの専門知識・技術を有しています。

FAWの研究開発センターは、中国の「メイドイン・チャイナ2025」イニシアチブの重要項目である「スマートカー」開発に向け、インテリジェント・ネットワーク・ビークル部門の研究開発機能を確立する任務を担っています。運転機能の電動化と自動化により、システムの複雑化が進み、コントローラーの事前検証が必要になっています。

現在、インテリジェント・ネットワーク・ビークルの開発には、中国をはじめとする多くの自動車メーカーの注目が集まっており、関連技術の開発を求める声が高まっています。これは、中国の自動車メーカーが世界の巨大企業に追いつく絶好の機会です。同時に、先進車両の設計には高度な開発技術に集中的に取り組まなくてはならないため、FAWのインテリジェント・ネットワーク・ビークル研究開発部門にとっては大きな課題でもあります。

モデルベース・システム・エンジニアリングを導入

FAWのインテリジェント・ネットワーク・ビークル研究開発部門は、リアルタイムかつオンラインの工場モデリングや制御開発など、フルビークルのモデリングの経験を持つサプライヤーを求めていました。同時に開発プロセスを改善したいとも考えており、その知識と手法を共有することに前向きなパートナーを探しました。

FAW、インテリジェント・ネットワーク・ビークル研究開発部門の管理オフィス・ディレクター、Zheng Lei博士はこのように述べています。「片や、車両全体のモデルを使用してオフライン・シミュレーションを実行し、車両性能を解析して、HIL (hardware-in-the-loop) 試験プラットフォームのリアルタイム・シミュレーションの需要を満たす必要がありました。もう一方で、技術移転サービスを通じて社内の知識を増やすために、技術パートナーも必要でした。」

Simcenter Engineeringサービスは、FAWに対し、シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアのSimcenterポートフォリオの一部であるSimcenter Amesimソフトウェアを使ったソリューションを提案しました。Simcenter Amesimは、モデルベース・システム・エンジニアリング (MBSE) をサポートし、車両開発のさまざまな段階の要件に応じて、ユーザーがさまざまな複雑さのモデルを作成する支援をします。Simcenter Amesimにより、FAWはこれまでにない精度でオフライン・シミュレーション・モデルを開発できるようになっただけでなく、膨大な数のリアルタイム・シミュレーション・シナリオでモデルを使用できるようになりました。この結果、ハイブリッドHiL (Hardware-in-the-Loop) 試験を実行して、制御検証とモデル検証を行うことができます。

「Simcenter Amesimは、異なる部門間、部門・サプライヤー間の共同モデリングと効果的な展開を可能にする、使いやすいオープンな開発環境を提供してくれます。Simcenter Amesimのおかげで、開発プロセス全体を通して、モデルの複雑さのレベルが異なっていても一貫したモデリング・アプローチを容易に進められるようになりました。」とZheng Lei博士は語ります。

Simcenter Engineeringは、ソフトウェア・ライセンスに加えて、技術移転も提供しました。Simcenter Engineeringは、コラボレーションを通じて、FAWのスタッフにトレーニングを提供し、同じ手法を他のシナリオにも適用して、それらをFAW標準設計プロセスの一部として統合しました。Zheng Lei博士は、このサポートを高く評価しています。「Simcenter Engineeringチームは、顧客の要件を理解して最新技術を共有し、国内外の専門家を定期的に招いてセミナーや技術交流を開催してくれます。顧客の立場に立って考えてくれるのです。FAWのプロジェクト・チームは、Simcenter Engineeringの技術力を高く評価しています。

シームレスに連携

FAWのインテリジェント・ネットワーク・ビークル研究開発部門とSimcenter Engineeringチームは、シームレスに連携して、オフライン・シミュレーションとリアルタイム・シミュレーションの両方に関連する、高度な車両の動的解析のための強固なフレームワークを構築しました。

Simcenter Engineeringチームは、電動パワー・ステアリング (EPS)、横滑り防止装置 (ESP)、アンチロック・ブレーキ・システム (ABS) など、車両の電子制御ユニット (ECU) の仮想検証でFAWをサポートしました。まず、エンジニアリングの専門家がFAWのプロセス定義とモデル統合を支援しました。Simcenter Amesimソフトウェアを使用して、エンジン、トランスミッション、パワートレインの正確なモデルを構築しました。 次に、アニメーションでシナリオを設定、作成、実行しました。HiLテストベンチで検証するシナリオを20以上定義し、ダッシュボードの機能を使用してリアルタイムで実行しました。Simcenter Engineeringは最終的に、車両軌道制御のためのリアルタイム予測制御 (MPC) ドライバーのモデルの開発も支援しました。このモデルは、非常に複雑な多変数制御システムを設計するための体系的かつ合理的な手順を提供し、路上の軌道と目標の軌道を自動的に生成できます。

Simcenter Engineeringのエンジニアから指導と支援を受けて、さまざまなプラットフォームのソフトウェアとハードウェアの統合スキームを策定し、現在では多様なハードウェア・システムのモデルを実行できるようになりました。

Simcenterを活用

FAWは、Simcenter Amesimを使用し、Simcenter Engineeringの専門知識・技術を活用することで、FAWの独自開発車両のリアルタイム・モデリングのプロジェクトを無事に終えました。FAWは、HiLシミュレーションと試験を使用して、仮想シミュレーションによる車両コントローラーの試験とトラブルシューティングを実施し、コントローラーの開発時間を削減して、車両の電気制御システムの開発サイクルを大幅に短縮しました。

FAWのインテリジェント・ネットワーク・ビークル研究開発部門のすべてのユニットは、Simcenter Amesimを使用して車両システムを設計しており、システム統合、制御検証、HiLシミュレーション、モデル検証が大幅に加速しています。使用したSimcenter Amesimの機能は、エンジンの高周波モデル、リアルタイム・モデル退縮ツール、モデル交換とツール結合のためのファンクショナル・モックアップ (FMU) インターフェースなどです。

競争力を強化

中国のHiLシステム・シミュレーションおよび試験の分野を長年リードしているFAWの研究開発センターは、国際水準に追いつこうとしています。

Zheng Lei博士は言います。「Simcenterソリューションを使用することで、独立したモデリングが可能になり、競争力がさらに強化されました。私たちは、シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアのような世界クラスのサプライヤーと引き続き協力して、製品と技術の開発を進めていきます。」