眾所周知，當今汽車工業的關鍵詞是“創新”，通過創新才能建立品牌的差異化和競爭優勢。VPD(Virtual Product Developing，虛擬產品開發)就是應需而生的一覽子解決方案，它涵蓋了從PDM到CAD/CAE/CAM/CAT的PLM全過程，通過支持產品開發全過程，且考慮費用、時間和風險等綜合因素來驅動產品創新。

　　利用VPD可以使汽車制造業企業在如下方面持續受益：

　　□ 研究：用數字化樣機研究所有汽車開發所應包括的性能;

　　□ 理解：用穩健性設計方法進行設計靈敏度的分析與確定;

　　□ 協同：利用仿真數據管理使不同的設計和開發部門及供應商實現協同設計;

　　□ 持續改進：利用虛擬產品開發成熟度模型(VPDMM)持續改進產品研發流程。

　　當開發團隊理解了決定關鍵性能的因素、設計約束和限制以后，他們就可以提出新的設計方案，自由地進行產品研發和創新了，VPD的魅力也就逐步展現了出來。

　　基于數字化樣機的研究

　　VPD的基礎是模擬現實，“現實”是汽車基于物理樣機構建和試驗的過程。在構建物理研發過程中，減少時間和費用的目的在虛擬試驗中可以更容易、更有效地實現。通過虛擬試驗可以克服研發流程的瓶頸，使產品的質量和創新得到改進和提升。

　　通過捕獲和確定仿真流程，設計研究可以更有效地進行。仿真流程的捕獲和確定的價值在于使更早期的、更經常的和可重復的應用模擬仿真成為可能。同時，內嵌專家經驗和客戶化的、基于標準化和參數化的模板也使標準化的建模方法、分析流程和報告生成成為現實。

　　設計研究(性能分析)在研發創新中的另一體現是使設計部門的人員也參與仿真分析。MSC.Software公司通過內嵌于CAD的MSC.SimDesigner這一產品線支持這種需求，無論是只需要將一些基礎級的模擬分析交由設計工程師來做，還是需要設計工程師或分析工程師在CAD系統中執行全方面的仿真分析，SimDesigner都可以完全勝任。

　　顯而易見，通過使用VPD工具可以更快、更好地做出設計決定，但是如果需要驗證整車的性能結果，數字化功能樣機則是必不可少的。

　　圖1 數字化仿真

　　為此，MSC.Software公司提供MSC.SimOffice這一整套的仿真軟件解決方案，作為一個環境，工程師可以用其構建符合其設計要求的完整的數字化樣機(圖1)。MSC.SimOffice的功能基本涵蓋了汽車結構設計領域所遇到的所有問題和矛盾，基于行業標準的MSC.Nastran、MSC.Marc、MSC.ADAMS等構成組件，MSC.SimOffice的分析結果是可信的、可重復的，且已得到了世界領先汽車生產廠商的普遍信賴，如：

　　□ MSC.Nastran：MCAE的行業標準，用于汽車工業結構分析;

　　□ MSC.Robust

　　Design：用于考慮車體結構參數隨機統計分布的穩健性分析;

　　□ MSC.Actran：用于噪聲領域的有限元分析;

　　□ MSC.Dytran, LS-DYNA：用于高級顯式非線性瞬態動力學分析;

　　□ MSC.ADAMS：用于汽車機械系統動力學、運動學分析;

　　□ MSC.Fatigue：處理汽車行業中的各種疲勞問題;

　　□ MSC.Marc：用于高度非線性分析;

　　□ MSC.SOFY：先進的自動化建模專業工具;

　　□ MSC.EASY5：多學科系統控制仿真。

　　協同是必然的趨勢

　　今天，產品開發團隊經常需要跨公司甚至跨國家來進行產品研發。企業級的協同，包括供應鏈的集成是現在產品研發的一個必要組成部分。

　　企業如果能夠將其虛擬產品開發流程和仿真數據管理自動化，同時，所有數據、仿真模型、虛擬試驗和報告都可從供應商那里定期(比如以周為單位)獲得并與總裝廠實現協同設計開發和仿真分析，那么管理層就可以清楚地看到哪些設計目標達到了，哪些目標還沒有達到，如何進行設計更改或者基于上一次構建的仿真模型和結果來評判是否存在性能下降的問題等，另外，供應商也可以知道他們的子系統與總體設計的符合度。每一個人都可以通過定期的虛擬樣機構建來協同工作。

　　這樣的情景可以通過企業級的仿真協作解決方案MSC.SimManager來變為現實。MSC.SimManager是一個基于網絡門戶的通過集成技術和數據進行流程和數據管理的系統平臺(圖2)。MSC.SimManager的基礎構架包括一些必備的能力，例如與PDM相關的進入、修改控制、簽署和通知等，同時還包括對仿真流程的捕獲和自動化模板的建立、訪問等。來自于MSC.SimOffice應用的模型、數據和測試相關的數據收集和流程執行將使用戶不斷拓展其設計研究領域，通過修改數據創造用于流程自動化的新模板，例如BMW公司就已經使用MSC.SimManager系統進行TGB級的仿真數據管理和流程管理，且產生了非常明顯的效果和效益。

　　圖2 MSC.SimManager數據管理平臺

　　改進產品研發流程

　　定義一個制造廠商的技術路線圖時，能否創造一個成功的產品研發環境是其本質和要點所在。技術、人員、流程和數據這四個組成部分的交互作用是影響成功的關鍵因素。

　　MSC.Software公司使用的虛擬產品開發成熟度模型(VPDMM)可以幫助汽車制造企業確定其當前環境的基準和在整個企業有效地應用VPD和改進路線及其優先級。

　　MSC.Software公司最近就對近300個汽車團體進行了VPDMM的評估。MSC.Software公司的VPDMM數據庫使企業可以將其當前環境和業界產品研發流程的平均水平或最佳水平的比較成為可能。

　　現在，幾乎每一個成功的企業都開始應用仿真技術精確地對存在的問題進行診斷。一旦經驗被捕獲，就可以通過仿真執行一個標準化的測試流程。下一步就是獲得足夠的經驗和信心使用仿真分析作為設計凍結的依據。當達到這樣的級別后，企業就擁有了一個很好的擁有模型構建、數據管理定義的流程，接著，就可以考慮準備應用虛擬產品開發做目標分解。如果最終可以做到優化VPD的流程，則可以在整個產品定義的各個階段覆蓋供應商的范圍內很好應用VPD，同時，把“企業級”這個定義加以擴展，包括一個企業的海外分支機構、供應鏈，甚至客戶，他們相互之間的協同和溝通通過VPD成熟度的提升可以做得更好。現在，VPDMM正在成為評估和衡量應用VPD成功程度的一個可操作的標準。