테스트 기반 내구성 엔지니어링을 위한 엔드 투 엔드 Simcenter 솔루션 구현

현지 맞춤형 요구사항에 맞게 차량 전환

Nissan은 2017년 한 해 전 세계 자동차 판매량이 5,820,000대라는 기록을 세웠습니다. 그해 Renault-Nissan Alliance는 Volkswagen을 제치고 승용차 부문에서 세계 최고 판매량을 기록했습니다.

Nissan의 브랜드 인지도와 평판은 최절정에 달했습니다. 실제로 유럽의 수천 개 브랜드에 대한 대중의 인식을 측정하는 YouGov BrandIndex에 따르면 UK(영국) 소비자의 경우 Nissan은 자동차 공급업체(38개) 중 5위를 차지했습니다.

Nissan은 브랜드 인지도를 지속적으로 높이고 품질 부문 순위를 높이기 위해 엔지니어링 품질 및 신뢰성과 관련하여 높은 기준을 설정하므로 현지 고객의 요구사항을 파악하고 이에 대응하는 것이 매우 중요합니다. NTCE(Nissan Technical Centre in Europe)는 Nissan의 평판을 높이고 새로운 차량 설계 및 개념의 성능 속성으로 유럽 소비자의 기대를 충족하는 역할을 하고 있습니다. NTCE-S(Nissan Technical Centre Spain)는 Nissan의 유럽 생산 플랜트에서 제조된 차량의 설계 및 개발을 담당하는 우수성 센터로, 파워트레인 개발, 경상용차 엔지니어링 및 테스트와 같은 주요 작업을 진행하고 있습니다.

Nissan은 유럽 고객에게 최고 수준의 품질과 신뢰성을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 이것이 NTCE-S가 테스트 기반 내구성 엔지니어링을 위한 Siemens Digital Industries Software의 Simcenter™ 소프트웨어 솔루션에 투자하여 엔지니어링 기능을 한 단계 발전시킨 이유 중 하나입니다.

내구성이 핵심

NTCE-S의 기능 및 내구성 부서의 주요 역할은 차량 라이프사이클 동안 엔진 컴포넌트의 기능적 성능을 검증하는 것입니다. 팀은 성능을 평가하기 위해 NTCE의 엔진 동력계(다이노)에 장착된 컴포넌트에 대한 광범위한 테스트를 수행합니다. 또한 전체 차량이 섀시 다이노에 배치되는 전체 어셈블리 구성에서 컴포넌트의 성능을 평가합니다. 마지막으로, 팀은 테스트 벤치 또는 시험 트렉에서 승용차와 경상용차(예: 픽업 세그먼트)에 대한 피로 테스트를 실행합니다.

기능 및 내구성 팀에서 많은 내구성 테스트를 수행합니다. 내구성은 승용차와 경상용차의 중요한 성능 속성입니다. 경상용차 시장 부문의 소비자는 일상적인 요구를 충족할 신뢰하는 브랜드를 선택하는 경향이 있습니다.

"내구성은 정말로 중요합니다."라고 NTCE-S의 기능 및 내구성 부서의 파워트레인 내구성 테스트 엔지니어인 Arturo Barreu는 말합니다. "유럽에서 이 속성은 품질에 대한 인식과 밀접한 관련이 있습니다. 품질에 대한 요구사항이 높아지고 있으므로 차량의 내구성을 확인해야 합니다. 소비자는 1년만 쓰고 고장 나는 차량이 아니라 길면 20년까지도 사용할 수 있는 자동차를 기대합니다."

승차감 및 차량 내 쾌적성, 엔진 출력 및 연료 효율성과 같은 다른 속성도 차량 설계에 중요합니다. 내구성 엔지니어링 팀이 차세대 차량의 컴포넌트, 하위 시스템 및 전체 시스템을 구상하고 테스트할 때 더 많은 매개변수를 고려해야 하므로 내구성 엔지니어의 역할은 더욱 복잡해졌습니다.

프로세스 간소화

내구성 엔지니어링을 개선하기 위해 팀이 취한 조치 중 하나는 Simcenter 포트폴리오의 솔루션에 투자하는 것이었습니다. Siemens Digital Industries Software는 포트폴리오를 통해 테스트 기반 내구성 엔지니어링을 위한 엔드 투 엔드 솔루션을 제공하여 엔지니어링 프로세스를 간소화합니다.

완전한 내구성 테스트 캠페인에는 엔진 다이노에 대한 측정과 그 다음의 섀시 다이노에 대한 측정이 포함되며, 그 후 테스트 팀은 시험 트렉으로 이동합니다. 엔지니어는 테스트 장비를 현재 위치에서 다음 위치로 이동하고 테스트 항목을 새로 계측해야 하기 때문에 Simcenter™ SCADAS 하드웨어의 휴대성과 유연성이 매우 우수하다고 평가하고 있습니다.

"우리는 모든 데이터 수집 작업에 Simcenter SCADAS를 사용합니다."라고 Barreu는 말합니다. "이는 매우 컴팩트한 휴대용 시스템으로 다목적으로 사용하고 필요에 맞게 조정할 수 있습니다. 이를 통해 동일한 장비를 사용하여 가속 또는 변형률과 같은 다양한 유형의 데이터를 수집할 수 있습니다. Siemens의 Simcenter SCADAS 데이터 수집 시스템은 총 100개 이상의 채널로 구성되어 있으며, 엔진 다이노에서 섀시 다이노로, 그 다음 시험 트렉으로 그리고 그 반대로 쉽게 전송할 수 있습니다."

데이터 수집 외에도 팀은 Simcenter Testlab™ 소프트웨어를 사용하여 하중 및 피로 해석을 실행하여 내구성 엔지니어링 프로세스를 간소화했습니다. 이 소프트웨어는 데이터 수집에서 하중 분류 및 피로 수명 예측에 이르기까지 테스트 캠페인의 모든 단계를 효과적으로 지원합니다. 또한 이는 다중 물리 테스트 기반 성능 엔지니어링 전용 플랫폼의 일부를 구성하므로 가벼운 무게 및 연비와 결합된 음향, 편의성 및 내구성과 같은 다양한 성능 속성이 전반적으로 인식되는 품질 및 신뢰성에 대해 균형 있게 기여할 수 있습니다.

기능 및 내구성 부서는 엔진 관련 컴포넌트의 기능적 성능을 테스트하고 검증하는 것을 주로 담당합니다. 한편 엔지니어는 수많은 컴포넌트와 엔진 하위 시스템에 대한 테스트 데이터를 수집, 분석 및 비교합니다. 레벨 시간, 레인플로우 계산법(rain flow counting), 레인지 페어 계산법(range pair counting), 레벨 크로싱(level crossing), 피로 수명 예측과 같은 내구성 해석 결과를 피크 홀드 스펙트럼, 차수 섹션, 컬러맵 등을 포함할 수 있는 일반적인 NVH(소음, 진동 및 충격) 해석 결과와 결합합니다. 모든 내구성 및 NVH 데이터는 동일한 Simcenter SCADAS 하드웨어를 사용하여 수집되며, 해석은 단일 소프트웨어 환경에서 수행되므로 엔지니어링 팀은 매우 효율적인 프로세스를 사용할 수 있습니다.

"우리는 지식 통합이라는 주요 과제를 해결해야 합니다."라고 Barreu는 말합니다. "그 어느 때보다 많은 컴포넌트를 테스트해야 하는데, 컴포넌트마다 특성이 서로 다릅니다. 테스트하는 전자 컴포넌트의 수는 늘어나고 메카니컬 부품의 수는 줄어들고 있습니다. 이러한 변화에 적응하고 새로운 컴포넌트를 검증하려면 Siemens와의 협업은 필수입니다."

팀은 테스트 장비의 컴포넌트를 검증하기 위해 Simcenter Testlab을 사용하여 동등한 손상 프로파일을 합성하고 그 결과 장비의 시험 트렉 측정 중에 발생한 손상을 에뮬레이션합니다. 이 프로세스는 매우 효율적이어서 차량의 작동 수명 동안 컴포넌트에서 발생한 손상을 사실적으로 시뮬레이션하여 테스트를 매우 신속하게 실행합니다.

NTCE 엔지니어들은 Simcenter Testlab이 채널 수에 관계없이 뛰어난 안정성을 제공하므로 온라인 해석을 쉽게 구성할 수 있다는 것을 확인했습니다. 또한 이 솔루션은 Process Designer(프로세스 설계 도구) 기능을 기반으로 한 빠르고 오류 없는 데이터 후처리 기능과 즉각적이고 명확한 보고 기능을 지원합니다.

"내구성 검증에 선호하는 도구는 Simcenter Testlab입니다."라고 Barreu는 말합니다. "구성이 쉽고 처리를 자동화할 수 있으며 또한 신속하게 보고하고 동료와 데이터를 공유하는 데 매우 유용한 소프트웨어입니다."

테스트한 결과, 신뢰할 수 있으며 지속적으로 조작이 가능한 데이터가 생성되며, 이를 통해 컴포넌트의 피로 거동에 대한 심층적인 엔지니어링 인사이트를 파악할 수 있습니다. 이 데이터는 추가 테스트의 정의를 지원하거나 시뮬레이션 모델에 신뢰할 수 있는 검증된 정보를 제공합니다.

"Simcenter Testlab은 하중 데이터 수집 및 처리를 위한 통합 엔드 투 엔드 솔루션을 제공합니다."라고 NTCE의 기능 및 내구성 수석 엔지니어인 Guillermo Gonzalez가 말합니다. "이 솔루션을 통해 주행 시험장 테스트 및 신뢰할 수 있는 시뮬레이션 준비 시 보다 빠르게 중요한 내구성 인사이트를 확보할 수 있습니다. 더 빠르고, 사용하기 쉬우며, 강력합니다."