Otomotiv endüstrisi, gezegendeki en büyük ve en etkili pazarlardan biridir. Şu anda, son yüz yılda olduğundan daha fazla değişim yaşıyor. Bu sektördeki sürekli değişen manzara, hızlı teknolojik yeniliklerden, çevresel ve güvenlik zorlukları ile ilgili düzenlemelerden ve müşteri ve pazar beklentilerinden kaynaklanıyor. Otomotiv orijinal ekipman üreticileri (OEM'ler) ve tedarikçiler, aynı anda elektrikli araç (EV) benimseme oranını artırma, daha yetenekli sürücü destek özelliklerini ekleme ve bağlantılı tüketiciler için daha kişiselleştirilmiş deneyimler sunma ihtiyacıyla karşı karşıyadır. Aynı zamanda, araçları uygun fiyatlı tutmak, yapay zeka ve makine öğreniminin (AI/ML) hızla değişen kullanım durumlarını anlamak ve veri ihlallerine ve siber güvenliğe karşı koruma sağlamak gibi pazar zorluklarına ayak uydurmaya devam etmelidirler.
On yıllardır otomobil üreticileri, aerodinamik, dayanıklılık, çarpışma dayanıklılığı ve yanma gibi uygulamalarda maliyetleri ve zamanı kısmak ve kaliteyi artırmak için simülasyonu kullanıyor. Bugün, otomobil daha karmaşık hale geldikçe, simülasyon kullanımına olan ihtiyaç tüm araç tasarımının her yönünü ele almak için katlanarak arttı. Elektrikli güç aktarma organları, sürücü asistanı sistemleri ve yazılım tanımlı araçlar alanlarındaki bazı kullanım örneklerine bakalım.
Otomobil endüstrisi, araçları tamamen elektrikli aktarma sistemlerine dönüştürme ihtiyacını en önemli konulardan biri olarak görüyor. Bir bakıma elektrikli aktarma sistemleri tasarımı, daha az bileşene sahip oldukları için çok daha kolay. Radyatörler, pistonlar, yakıt tankları ve bujiler gibi yüzlerce pahalı ve karmaşık parça artık yok. Ancak endüstri, elektrikli araçların en büyük, en önemli ve en pahalı bileşeni olan batarya ile hala mücadele ediyor.
Bataryanın optimal boyutu, paketleme ve menzilini geliştirmede simülasyon iş akışları gereklidir. Etkili simülasyonlar, çarpışmalar, şarj ve aşırı çalışma koşullarında pilin termal kaçaklarını tespit etmeli ve azaltmalıdır. Pil yönetimi yazılımının geliştirilmesinde fizik tabanlı indirgenmiş mertebe modelleri (ROM'lar) önemlidir. Simülasyon, motor ve güç elektroniği modüllerinin yapısal, termal ve elektromanyetik gereksinimleri gibi çoklu fiziksel tasarım kriterleri ile bileşenlerin optimizasyonunda da kritiktir. Bu kriterileri aynı anda optimize etmek, geleneksel fiziksel prototipleme yöntemiyle birkaç yinelemeyi tasarlamak, üretmek ve test etmek için gereken zamanın aynı anda binlerce tasarım yinelemesini keşfedebilen simülasyon kullanılarak yapılabilir.
Bazıları şu anda tamamen otonom olacağımızı tahmin etmişti, ancak birçok geliştirici, otonom araçların kabulünü ve büyümesini sınırlayan zorluklar nedeniyle daha önceki iyimser hedeflerini geri çekti veya erteledi. Halkın endişeleri, otomotiv endüstrisinin her zaman temel endişesi olan sürücülerin ve yolcuların güvenliğini sağlamayı vurgular.
Hesaplama gücü, yapay zeka/makine öğrenimi ve sensör teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, endüstri geleneksel pasif/çarpışma korumasına ek olarak bir dizi aktif güvenlik özelliği sunabiliyor. Adaptif hız sabitleyici, otomatik frenleme ve otomatik park etme gibi gelişmiş sürücü yardım sistemi (ADAS) özelliklerinin kademeli olarak tanıtılması ve benimsenmesi, müşteriler bu özelliklerin faydalarını fark ettikçe ve otomobil üreticileri müşterilerini korumak için mümkün olan sonsuz yenilikleri fark ettikçe daha fazla sürüş yardımı talebini artırmıştır.
En karmaşık sistemlerde geleneksel tasarım, prototip ve test geliştirme sürecini kullanmak artık verimli değil, bazen de imkansız hale geliyor. Simülasyon, mühendislere karmaşıklıkları güvenli ve verimli bir şekilde aşmak için araçlar sunar. Milyonlarca kilometrelik fiziksel test vakalarını doğrulamak yerine, güvenli otonom sürüş teknolojileri yalnızca birkaç gün içinde sanal olarak geliştirilebilir, test edilebilir ve doğrulanabilir. Gerçek dünya koşullarını çoğaltmak ve geliştirme sürecinin çok daha erken bir aşamasında sonuçları tahmin etmek için yalnızca güvenlik analizi ve simülasyonu bir araya getirerek inanılmaz derecede karmaşık senaryolar tespit edilebilir.
Bir araçtaki yazılım miktarı 100 milyon satıra yaklaştıkça, endüstri yazılım tanımlı araç (SDV) mimarisine geçiş ihtiyacını fark etti. SDV, işlemlerini yöneten ve yeni özellikleri öncelikli olarak veya tamamen yazılım aracılığıyla etkinleştiren bir aracı ifade eder. SDV'ler ile OEM'ler, cep telefonu tüketici ürünü ve deneyimi gibi, donanımı değiştirmeden yalnızca yazılımı değiştirerek yeni özellikler ekleyebilirler. Yazılım odaklı özellikler, orijinal araç tasarımının bir parçası olarak geliştirilir, ancak araç satıldıktan sonra da kablosuz (OTA) iletim yoluyla güncellenir.
Model tabanlı sistem mühendisliği (MBSE) gibi metodolojiler, yalnızca değişen yazılımın gereksinimleri için değil, aynı zamanda orijinal donanım gereksinimleri için de, bu özelliklerin gereksinimlerini aracın ömrü boyunca yönetmek için kritiktir. Fonksiyonel güvenlik ve siber güvenlik analizi ve değerlendirmesi, orijinal tasarımın bir parçası olarak, ancak yazılım gelişmeye devam ederken de kritiktir. Benzer şekilde, simülasyon, orijinal araç donanımını tasarlamak için kullanılmalı, ancak daha sonra dijital ikiz donanım modelleri kullanılarak aracın ömrü boyunca yeni yazılımı doğrulamak için de kullanılmalıdır. Sanal doğrulama, yeni yazılım müşterilerin araçlarına OTA olarak gönderilmeden önce güvenlik ve güvenilirliği sağlamak için kritik öneme sahiptir.
Her ne kadar EV aktarma sistemleri, ADAS özellikleri ve SDV'ler mobilitedeki en son trendler olsa da, yenilik motorlu taşıtların tüm yönlerinde devam etmektedir. Bu yenilikler daha hafif, daha sürdürülebilir malzemeler, “daha akıllı” elektromekanik bileşenler ve yeni aydınlatma/optik teknolojileri gibi çeşitli alanları kapsar. Simülasyon, her bir bileşenin en yüksek kaliteyi, en hafif ağırlığı, en düşük maliyeti ve en akıllı teknolojiyi elde etmek üzere optimize edilmesine yardımcı olmak için kritik öneme sahiptir.
Ansys Advantage dergisinin son sayısında, model tabanlı metodolojiler ve simülasyonu kullanarak araç geliştirmenin giderek artan karmaşıklığıyla mücadele eden müşterilerimizin başarı hikayelerini anlatıyoruz. Bu dönüşümden ancak en yenilikçi ve verimli olanlar sağ çıkabilecek.