利用精度更高的数字化孪生开发可持续的出行解决方案

更高效地利用资源

全世界的车辆总数达 13 亿辆，但这些车辆的上路时间平均仅占其整个寿命周期的 5%。这就是激发 NEVS 及其出行即服务平台灵感的来源。

NEVS 创立于 2012 年，位于瑞典特罗尔海坦萨博汽车厂旧址，其愿景就是设法转变社会的出行理念。名为 PONS 的出行即服务平台以塑造未来出行方案为目标。NEVS 出行生态系统包含一整套共乘解决方案，涵盖了电动汽车和自动驾驶互联汽车、简单易用的应用程序和面向运营方和城镇管理机构的一体化车队管理。

PONS 包含自动驾驶电动汽车 Sango、可与客户进行交互的简单易用的应用程序 Okulo，以及 Koro 车队管理系统。这一整套解决方案旨在转变我们看待从一处移动到另一处的方式。

“我们希望提升自己的生活质量，但同时又要将其与我们对资源的使用割离”， NEVS 出行解决方案副总裁费利克斯·安德洛埃 (Felix Andlauer) 说道。 “自动驾驶汽车这一选项让人们能够共享汽车以及更加高效地使用资源。”

NEVS 利用西门子 Xcelerator 这一综合性、集成式软硬件和服务产品组合为新的汽车项目和进行中的汽车项目打造数字主线和全面数字孪生。为了开发出安全且实用的自动驾驶出行解决方案， 团队深知在整个产品生命周期链中始终采用先进仿真技术和数字孪生思维模式的重要性。NEVS 利用以下西门子 Xcelerator 解决方案完成这些目标：Simcenter™ 软件、Teamcenter® 产品组合、Polarion™ 产品组合、NX™ 软件和 HEEDS™ 软件。这些工具都是让 Sango 和 PONS 生态系统成为现实的关键组成组分。

除了 Teamcenter、NX 和 Polarion，NEVS 团队还依赖于西门子 Xcelerator 产品组合中的其他工具， 包括用于测试的 Simcenter Testlab 软件和硬件、用于系统仿真的 Simcenter Amesim、用于优化的 HEEDS 和用于 CFD 工作的 Simcenter STAR-CCM+。

共同探寻发展之路

“西门子对我们非常有耐心，”NEVS 工作方式与支持部门主管杰西卡·斯文森表示。“变更工程流程并非易事，我们始终都在实践中学习。由此可见，西门子是一个优秀的合作伙伴。如果单凭自身力量，我们有时会找不到下一步的方向，但通过携手合作，我们总能成功找到未来发展之路。”

NEVS 的各个团队都意识到要使他们的出行即服务想法成功落实，他们就要打造出远胜私家车的产品。这也是 NEVS 将大量时间精力投入 Sango 开发的原因，这种豪华型通勤式电动汽车 (EV)/自动驾驶汽车 (AV) 的一大用途就是共乘。Sango 内置六个移动式座椅以及隐私墙，其车内布置丰富多样，兼具舒适性和出游便利性，既可提供个人工作站式区域，也能够提供可供亲朋好友聚会的定制化社交区域。

但 NEVS 并不满足于此。单凭 Sango 本身无法实现长久的可持续出行。这就好比拥有了一台计算机，但计算机上并未安装任何软件，因此，Sango 本身自带出行生态系统 PONS。这其中包括专为自动驾驶汽车 Sango 打造的互联式用户界面 (UI)、用于客户交互的应用程序 Okulo，以及面向诸如市政厅和公共交通管理机构等运营方的 Koro 车队管理解决方案。

斯文森是个经验丰富的计算机辅助工程 (CAE) 用户，她的团队意识到工程师总是在不同软件之间切换，这样既浪费时间，又容易出错。因此，整个团队决定改变现状、检验可能的解决方案以缩减 CAE 周期时间并拉近计算机辅助设计 (CAD) 领域与 CAE 领域之间的距离。

拥抱仿真

按照他们以往的工作方式，NEVS CAE 团队要从系统中导出 CAE 数据，然后在并行软件工具中对其进行优化。当 CAD 方面出现变更时，CAE 团队只有到了控制检查阶段才会得知有哪些变更。由于使用的数据不完整，往往会导致许多误解和糟糕的决策。在使用新流程之后，这一切便可迎刃而解。NX 中的 CAD 设计和 Simcenter 中的 CAE 仿真通过 Teamcenter 仿真由一条精确的数字主线相关联。

使用 Teamcenter 仿真有助于团队管理 CAD 和 CAE 数据，从而让每个人都能始终获取即时信息。这种集成式软件还可自动化整个流程中繁忙的工作，根据通用准则创建特定于应用程序的 CAE 装配并直接向 CAD 设计师发送结果。

“我们与西门子密切合作，开发出由数字主线连通的流程，这样我们便可知晓仿真模型与 CAD 关联的具体时间点，”NEVS CAE 产品负责人庄胜男 (Shengnan Zhuang) 说道。“对于每次迭代，这种从设计到仿真的可追溯性都至关重要。我们需要确信仿真结果能够体现当前设计。”

“使用可靠的数字主线主要有两大优势，一是节省时间，二是保证质量，”斯文森解释道。“过去，我们要处理大量重复性的人工工作。在实现网格划分和连接自动化之后，这一境况得以改变。在将 CAE 结果反馈回负责汽车开发的工程师后，速度得到了提升。”

“让产品快速上市是关键所在。这要求我们在开发汽车时要使用正确的工具。当需要开展新评估时，便可省去相当多的步骤。您会确信自己使用的是准确的数据。一切都变得透明，对企业所有其他人员公开。

试验项目正在进行中，预计于 2024 年完成，Sango 和 PONS 将于不久的将来上路。

充分运用仿真

得益于 Teamcenter 主干和 Teamcenter 仿真， 整个 CAE 流程可与 CAD 流程相集成，尽管如此，数字化和流程依然有巨大提升空间。

例如，CAE 汽车动力学团队在早期设计和概念阶段大量使用 HEEDS 选择尽可能理想的悬架和传动系统方案。作为开放式平台，HEEDS 可直接处理内部工具中的数据和模型。

“我们一开始采用了传统优化方法，”NEVS 汽车动力学 CAE 工程师达山·瓦查尼解释说。“但这个办法不太奏效，我们无法及时得到结果。这个早期流程中的额外步骤已经导致了一定延迟。对于一个典型悬架，可能存在 10 到 12 种变型或硬点，而每种变型或硬点可能包含多达 30 到 35 个方案。这便需要花费超过一周的时间来人工排查可达成我们目标的所有选择方案。”

“多亏了 HEEDS 和我们的内部工具，我们得以在一个小时内运行 2000 次设计迭代。只消一天时间，我们便得出了初步结果。”

结果显示，早期设计方案中筛选掉了 80% 的方案。这就留出了充足的时间进行评估、后处理和寻找理想设计方案，从而在整个流程早期打造出成熟的设计。

“现在，我们一般只需运行 3 到 4 次迭代循环即可得到最终设计，”瓦查尼如是说。“这十分高效，因此，我们计划进一步在设计流程中集成 HEEDS。”

利用 Polarion 增进协同

NEVS 使用 Polarion 这个一体化应用程序生命周期管理 (ALM) 软件来增进不同软件环境中的无缝协同，同时让混合式工作场所中的每个人都能获取即时信息。Polarion 是 NEVS 成功实现可追溯性的关键要素，用于关联团队与项目，同时利用集所有产品开发和项目管理信息于一体的单一一体化解决方案来改善应用程序开发流程。

构建坚实基础

随着 NEVS 逐步转向以生产为导向的流程，其整个团队都充分认识到 Siemens Digital Industries Software 的软件、服务以及合作伙伴能够为其数字化生态系统奠定坚持基础。

“我们不能再在开发或生产过程中使用原有系统了，因为这种系统会阻碍我们的发展，”NEVS 机械硬件工程部门主管克里斯蒂安·布罗曼德 (Christian Bromander) 表示。“我们有机会做出更大的改变，为此，我们必须要充分发挥我们软件和工具的全部力量。”

得益于 Teamcenter、NX、Simcenter 和 Polarion 提供的数字主线，CAE 团队得以将其时间都投入到有价值的工程任务和问题解决中，还减少了在网格划分和后处理之类的重复性任务上所花费的时间。设计团队能够基于专家提供的准确工程数据做出集体决策。得益于像 HEEDS 这样的专业解决方案，CAE 专家得以尽早提升设计成熟度。凝聚这一切的纽带就在于使用 Teamcenter。Teamcenter 可大幅优化 NEVS 数字化工作流程的方方面面。这一切都为 NEVS 实现可持续出现即服务解决方案的总体目标提供有力支持。

“在汽车评估的流程优化中，我们即刻获得了投资回报，”斯文森说道。“最初，我们将周期时间从 6 周缩短到 3 周，节省了 50% 的时间。我们的目标是在需要时随时了解汽车的实施状态。我们正在一步步实现这点。”

“从工程师的角度来看，这简直是一大壮举。这就像是为汽车项目进度拍快照。您只需在需要时随时拍张照片即可。”

“我认为我们取得成功的一大因素就是西门子对同一愿景充满信心。我们都以数字化为愿景，坚信数字化能够让世界变得更美好。”

扩展数字化路线图

NEVS 和西门子目前都在扩展其数字化路线图，旨在打造出更智能、更可持续的出行解决方案。

“我们希望继续将我们更多的仿真和数字化工作融入到一个完整而准确的数字化生态系统中，”斯文森如是说。“当 Sangos 能够在市中心行驶时，我们需要确保其准确性和可追溯性达到 100%。我们需要确信我们的数字孪生准确无误。”

“我们期待与西门子紧密合作，在向大规模生产环境转型的过程中开发和实施更多全新的数字化工具。”