Grupa Fiat Automobiles S.P.A (Fiat) projektuje i produkuje pojazdy od 1899 roku. Dzięki symulacji Fiat znacznie poprawia swoje zdolności do szacowania przyszłych zdarzeń, co pozwala im produkować bardziej precyzyjne modele, które umożliwiają świadome kompromisy między wydajnością a masą, a tym samym pozwalają lepiej zdefiniować koszty.

Fiat poszukiwał rozwiązań, które pozwolą na szacowanie obciążeń działających na pojazdy jeszcze w fazie koncepcyjnej oraz dostarczenie tych informacji projektantom jeszcze przed tworzeniem prototypu. Firmie zależało również na możliwości poznania reakcji samochodu na zużycie i nieprawidłową eksploatację.

Ponadto, producent chciał przygotowywać wirtualne projekty i niezawodne modele, które mogły by być wykorzystywane w procesie rozwoju pojazdu. Do uzyskania dokładnego przewidywania obciążenia pojazdu, konieczne jest posiadanie precyzyjnych modeli, dla poszczególnych wariantów nadwozia. Osiąga się to poprzez wirtualne sprawdzenie podzespołów, części oraz pełnego modelu pojazdu (na przykład za pomocą kinematyki i badania zgodności) oraz przewidywanie i wirtualne testowanie osiągów, oparte na rzeczywistych warunkach eksploatacji na torze testowym.

Dla firmy Fiat istotne było również porównywanie i korelacja europejskich i północno-amerykańskich programów wytrzymałości, dlatego opracowała metodę harmonizacji różnic między torami testowymi w Balocco we Włoszech i Chelsea, w stanie Michigan w USA.

Było to możliwe dzięki LMS Virtual.LabTM oraz LMSTM Tecware, oprogramowaniu które dostarczył Siemens PLM Software. Korzystając z LMS Virtual.Lab Fiat mógł zaprojektować samochody o optymalnej trwałości. LMS to zintegrowane rozwiązanie do projektowania produktów lekkich, niezawodnych i odpornych na zużycie już od samego początku projektu. Jest ono używane do przewidywania najwrażliwszych na uszkodzenia punktów danej części jak i całego projektu, a to znacząca pomoc w podejmowaniu właściwych decyzji projektowych na wczesnym etapie procesu rozwoju.

LMS Tecware jest stosowany w projektowaniu wytrzymałości, w celu uzyskania dokładnej wiedzy na temat obciążeń, którym będą poddawane produkty podczas planowanej eksploatacji. Dostępność realistycznych danych na temat obciążenia jest niezbędna dla wirtualnego i fizycznego testowania i optymalizacji produktu. LMS Tecware to modułowy pakiet rozwiązań do przetwarzania danych o obciążeniach i trwałości.

Dzięki LMS Tecware, użytkownik może usprawnić proces łączenia pozyskanych danych o oporach, analizować specyficzne cechy wytrzymałościowe i przygotowywać symulacje niezawodności, próbne przejazdy na torach testowych nie wymagając żadnych skomplikowanych poleceń lub programów. W rezultacie, inżynierowie mogą uzyskać większą wiedzę o wydajności i trwałości nowych projektów w całym procesie rozwoju.

Te rozwiązania pozwoliły Fiatowi szybciej wprowadzić produkt na rynek , osiągnąć wyższą jakość i zmniejszyć koszty rozwoju prototypu. – Jestem przekonany, że LMS Engineering ma kompetencje by być naszym partnerem technologicznym w przyszłych projektach – mówi Marco Spinelli, szef wydziału inżynierii podwozia wspomaganej komputerowo (CAE) w Fiat.

Dostarczanie danych we wczesnym stadium projektu
Tor testowy Circuito di Balocco znajduje się 60 kilometrów na północny wschód od turyńskiej siedziby Fiata. Jest to główny tor testowy Grupy Fiat, preferowany dla rynku europejskiego. Circuito di Balocco został zbudowany we wczesnych latach 60-ych XX wieku przez Alfę Romeo do testowania nowych samochodów, prototypów i samochodów wyścigowych. Powierzchnia toru przekracza 5 milionów metrów kwadratowych i ma ponad 65 kilometrów różnych rodzajów tras testowych. Tory w Balocco oddają najgorsze możliwe warunki jakie mogą na swojej drodze spotkać Europejscy kierowcy – wyboiste drogi, przeszkody i trasy, które wymagają radzenia sobie z dużą siłą odśrodkową.

Tor testowy pod Turynem

Na rynku północnoamerykańskim Fiat korzysta z torów testowych w Chelsea w stanie Michigan, 93 kilometry na zachód od Detroit. Zajmują one 15,6 kilometra kwadratowego i mają 160 kilometrów długości – zarówno nawierzchni utwardzonej jak i terenowej. Posiadają również możliwość przeprowadzania różnego rodzaju testów: testów saneczkowych, uderzeń w bariery, badania ślizgu i kontroli trakcji, wytrzymałości akumulatorów, badanie poziomu emisji gazów, tunel aerodynamiczny, testowanie podatności na korozję, uderzeń w krawężniki czy testowanie pojazdu na drogach o różnym nachyleniu. Nowa, bardzo kręta droga jest w trakcie budowy.

Tor testowy w Chelsea

Ponieważ wymagania w Stanach Zjednoczonych są inne niż w Unii Europejskiej, tory testowe w Chelsea umożliwiają testowanie najtrudniejszych warunków z którymi można spotkać się w Ameryce Północnej, w tym jazdę po nierównym terenie.

Fiat używał LMS Tecware do zharmonizowania wyników z obu torów analizując specyficzne cechy wytrzymałościowe (takie jak obciążenia przewidziane dzięki symulacji czasowej, opady, porównywanie różnych poziomów oraz zakresów), gęstość widmowa mocy (PSD, Power spectral density); korelacje pomiędzy pomiarami i symulacjami (jak np. nakładanie danych statystycznych, porównywanie poziomów, PSD oraz porównywanie zużycia); łączenie różnych cech podłoża (jak na przykład czynników powtarzalnych) oraz generowania ogólnego harmonogramu dotyczącego trwałości.

Opracowanie wszechstronnych torów testowych
Kluczem do sukcesu Fiata było rozpoczęcie długoletniego partnerstwa z Siemens PLM Software. Produkty LMS były wcześniej testowane przez Fiata, więc firma wiedziała, że LMS Tecware oraz LMS Virtual.Lab mają wszystkie funkcje, niezbędne do spełnienia wymagań dotyczących metodologii trwałości. Fiat przekonał się, że oprogramowanie LMS Tecware jest łatwe w użyciu i można dostosować je do swoich potrzeb, podczas gdy LMS Virtual.Lab dysponuje wszystkimi rozwiązaniami niezbędnymi do przeprowadzenia pełnej analizy zużycia.

Fiat wykorzystuje oprogramowanie LMS Virtual.Lab Durability już od ponad dekady, ponieważ zapewnia wszystkie niezbędne rozwiązania – takie jak interfejs automatycznego gradientu nacisku oraz metody szacowania obciążeń w spawach – aby przeprowadzić pełną analizę zużycia. Dane na temat obciążeń mogą być syntetyzowane i przygotowane przy użyciu LMS Tecware, a następnie zastosowane bezpośrednio w analizie zużycia. Fiat szczególnie docenia otwartość LMS Virtual.Lab Durability i możliwość dostosowywania do potrzeb oraz zapewnienia bezpośredniego dostępu do danych ukończonych elementów we wszystkich rozwiązaniach firmy.

Dzięki zharmonizowaniu torów testowych w Balocco i Chelsea, Fiat może dostosować samochód korzystając z testów na dowolnym z torów.

– Oba nasze tory testowe są teraz zharmonizowane i mogą być wykorzystywane zamiennie – mówi Spinelli. – Oznacza to, że w Balocco mogą być opracowywane samochody na rynek amerykański lub światowy, tak samo jak w Chelsea można tworzyć samochody zarówno dla Europy jak i reszty świata. Dzięki temu połączeniu, nie posiadamy już torów testowych dla Europy i Ameryki, ale mamy dwa światowe tory testowe.

Redukcja czasu projektowania
– Chociaż nie możemy mówić o poprawie , ponieważ wcześniej nie korzystaliśmy z wirtualnych danych, to wyniki które otrzymaliśmy korzystając z obu produktów LMS są doskonałe – mówi Spinelli. – W kategoriach bezwzględnych, w rzeczywistych obciążeniach mamy błędy rzędu 8-15 procent, w zależności od zlecenia. Główną zaletą jest to, że będziemy mogli w pełni wirtualnie przewidywać zachowanie pojazdów i korzystać z eksperymentalnych danych w testowaniu modelów.

Z technicznego punktu widzenia, Fiat jest w stanie wykonać symulacje przed stworzeniem prototypu, co oznacza, że zespół może osiągnąć właściwe wymiary bez konieczności ponownego projektowania i przeprojektowania modelu.

Z punktu widzenia efektywności procesu, Fiat jest w stanie ograniczyć zmienność i błędy fazy wstępnej oraz poprawić jakość modelu w krótszym czasie, unikając ponownego projektowania na etapie prototypu. Jest to duży krok naprzód, ponieważ pozwala uniknąć problemów na poziomie prototypu. Oznacza to, że mniej komponentów jest testowanych, a to wpływa na niższe koszty i oszczędność czasu.

Źródło: Siemens