使用NX CAD设计速度

制造一辆高效快速的汽车始于设计阶段。这就是为什么公司会投入大量资金来建立一个有才华的设计团队，并为他们配备最好的设计工具。一个已经掌握了使用数字工具来设计、测试和验证模型的艺术的组织是2022年的甲骨文红牛赛车世界车队锦标赛而且世界车手锦标赛赢家。

在这一集下一代设计播客，我们的主持人Jennifer Piper和CAD和PLM主管Daniel Watkins一起甲骨文红牛车队．他会帮助我们理解设计冠军奖杯的过程公式1的车。他还将帮助我们理解数字工具所扮演的角色，例如开云体育平台登录西门子NX在设计过程中。

在本节课中，您将了解为什么甲骨文红牛车队如此依赖西门子的NX，以及他们在设计和改进赛车时面临的最大挑战。开云体育平台登录此外，丹尼尔将消除一个关于如何管理汽车和司机的常见神话。

本集你会学到什么:

• 设计甲骨文红牛F1赛车的步骤
• 团队在设计过程中使用的西门开云体育平台登录子工具套件
• 数字双胞胎在汽车设计过程中所扮演的角色
• 设计F1赛车时最大的挑战
• 司机对汽车设计的贡献

我们有一个从概念到赛道的数字化过程，这个过程依赖于汽车的数字双胞胎。所以，我们100%用CAD建模和设计一切。

-丹尼尔·沃特金斯，甲骨文红牛车队

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播客成绩单

丹尼尔·沃特金斯:我们能推动业务的变化的数量与我们能获得的分数相吻合。所以，我们知道，如果我们需要赢得冠军或赢得比赛，我们需要能够通过业务推动变革，以保持竞争力，并在比赛结果的最前沿。所以，拥有架构的开放性和在我们需要的地方进行定制的能力是非常重要的，因为作为一个F1车队，你不能去买现成的F1专用的东西——它们不存在。

詹妮弗•派珀:欢迎来到下一代设计播客的第三季。我是主持人，詹妮弗·派珀。今天，我们将讨论甲骨文红牛车队设计过程的来龙去脉。在这一集中，我欢迎甲骨文红牛车队的CAD和PLM负责人。他告诉我在过去十年中他在他们的过程中看到的变化，软件灵活性在他们成功中的重要性，他正在消除关于f1的普遍神话。开云体育官网入口

詹妮弗•派珀:在我们开始之前，让我们来见见今天的嘉宾，丹尼尔·沃特金斯。丹，你能给我们的听众介绍一下你自己吗?

丹尼尔·沃特金斯:嗨,珍。我叫丹尼尔·沃特金斯。我是甲骨文红牛车队的CAD和PLM主管。我在这里工作了10年。

詹妮弗•派珀:感谢大家收听今天的节目，欢迎收听播客。您能向我们的观众介绍一下甲骨文红牛车队的背景吗?

丹尼尔·沃特金斯:甲骨文红牛车队在这里已经有18年了，我们一直是西门子的合作伙伴。开云体育平台登录事实上，在我们成为红牛之前，我们是西门子的合作伙伴。开云体育平台登录所以，在甲骨文红牛车队之前，我们是捷豹车队，在那之前，斯图尔特大奖赛。开云体育平台登录西门子也是这段旅程的一部分。我们的总部在英国的米尔顿凯恩斯，完全在这里，除了我们有一个风洞离这里30英里远在一个叫贝德福德的地方。位于米尔顿凯恩斯的主校区有大约800名员工，他们的工作是把我们的车送到我们的两位司机手中。现在这个数字还在增加，因为我们决定进入一级方程式发动机或动力装置的开发，所以这个数字将在未来几年增加，因为我们建立了一个新的业务部门来支持这项活动。

詹妮弗•派珀:就像你说的，你在队里待了十年。在这段时间里，你是如何看待团队的变化的?

丹尼尔·沃特金斯:在这段时间里，我看到了相当多的变化;球队一直在赢球;这个队一直没有赢。在这段时间里，我们一直在与西门子合作，利用你们提供给我们的技术帮助我们再次登上领奖台的最高台阶，这开云体育平台登录就是我们在上个赛季所做的。

詹妮弗•派珀:很高兴听你这么说。现在，我想直接进入你工作中有趣的部分。你能告诉我们设计过程吗?这一切从哪里开始呢?

丹尼尔·沃特金斯:我们的设计过程实际上是一个迭代循环。我们从一个概念开始，通常是从空气动力学的角度。所以，这可能是最常见的切入点。我们从CAD的角度来考虑这个概念，我们模拟了这个概念的多种口味或变体。我们使用西门子工具集进行数字化;开云体育平台登录NX是我们使用的CAD工具。

詹妮弗•派珀:在这个过程中接下来会发生什么?在设计的这一点上，你在寻找什么?

丹尼尔·沃特金斯:我们从航空学的角度提出概念，我们实际上验证了这些概念，看看哪些可能产生最好的性能，我们在计算流体动力学过程中使用它，所以，对这些设计概念进行验证。我们在这个过程中有一个循环，允许我们把NX的3D模型推到我们的CFD过程中，这在超级计算机上运行。然后我们分析输出，根据我们得到的结果提出最好的想法，然后我们进入下一阶段的流程，这将是一个风洞，在那里我们开始大规模制造零件，所以，我们有一个60%比例的汽车模型，在贝德福德之前说过的风洞中运行。在那里我们分析这些结果，看看它们是否与我们在CFD中发现的相关。一旦我们完成了分析，我们了解了其中哪一个在物理环境中是最好的，然后我们就会把它们放大，做一个全尺寸的汽车设计。在这一点上，我们再次回到NX，我们正在考虑使空气动力学概念能够在现实世界中发挥作用，即当我们击中赛道时。这意味着我们不仅要看航空性能，还要看耐久性，我们要检查零件的疲劳程度。所以，这里我们进入另一组虚拟验证工具使用FEA，做FEA分析以确保它们在结构上是可行的。再说一次，我们从设计模拟的角度使用了很多西门子工具集来进行分析。开云体育平台登录

詹妮弗•派珀:在这个过程中涉及到什么样的物理测试?

丹尼尔·沃特金斯:一旦我们做到了这一点，从全尺寸的角度来看，我们就会致力于制造用于测试的部件。所以，我们也有研究和开发的元素。我们有一个实验室，在那里我们把我们制造的部件，放到实验室里进行测试，看看我们得到的结果是否与我们在有限元分析中得到的虚拟验证相匹配。如果我们满意了，我们就开始制造汽车的零件。因为我们测试的时间有限，我们唯一真正测试这些的时间通常是在我们参加比赛的时候，或者在赛季开始之前，我们有两个测试期。但在赛季中，测试通常是在比赛周末前的练习赛中进行。所以，这项运动的规则规定，你不能只是制造零件，然后在赛道上运行。

詹妮弗•派珀:那么，需要发生什么事情才能让汽车的最终设计越过终点线呢?

丹尼尔·沃特金斯:我们采用新的想法和概念。一旦我们制造好了它们，我们就把它们带到赛道上，我们第一次看到它们的表演是在比赛周末的周五的练习赛上。这就是我们真正了解我们在CFD和FEA中的虚拟验证是否会在现实中实现的当我们在赛道上比赛时。如果我们在赛道上看到的结果是好的，那么这些部件就会更好，然后这些部件就会参加比赛。所以，他们会在那个周末去赛车。但如果它们不是，如果它们不相关，它们没有给我们预期的表现，那么它们就不会参加比赛。但无论我们从中学到什么，无论我们学到什么，我们都将其反馈到我们的设计循环中，然后再做一次。所以，在我们完成比赛后，我们会在接下来的一周回来，然后我们将其反馈到设计循环中。然后，我们开始改进零件，我们经历了从概念设计到虚拟验证，制造，然后零件进入比赛的迭代循环。

詹妮弗•派珀:哇，这真的是一个非常严格的过程。您谈到了一些您在西门子工具套件中使用的产品。开云体育KENO快乐彩开云体育平台登录你能否介绍有关具体情况?

丹尼尔·沃特金斯:我们的关键优势之一或我们认为自己非常擅长的领域是复合材料部件的设计和制造，因此，这是任何一级方程式赛车的一个非常重要的方面，也是赛车的一个领域，你通常可以通过从空气动力学的角度对赛车进行更好的更新，从而在赛道上获得最佳性能，这通常是复合材料的性质。因此，在过去的两年里，我们通过使用Fibersim推动了复合设计元素的数字化方面。Fibersim是西门子NX开云体育平台登录工具集的一部分，我们真正使用它来驱动复合材料制造过程。所以，我们在Fibersim中生成了厚度布局和上铺，我们输出这些信息来帮助我们开发我们的剧本。这些规定了我们如何制造零件。我们也利用这些信息来驱动激光层投射机，使我们能够将激光投射到模具上，然后，更准确地，在模具上铺设层。

詹妮弗•派珀:这些机器的引入如何改变了这一过程?

丹尼尔·沃特金斯:我们过去都是手动完成的。我们曾经有非常熟练的计算机制造人员，他们会手动使用图纸和模板来完成这些工作。激光厚度投影技术的引入真的，真的改善了我们会看到的可变性，当你把它留给个人，无论多么熟练，你都会得到变化。现在它非常准确，所以我们得到了一个非常可重复的过程，人与人之间的差异很小。同时，我们也大大减少了碳纤维的浪费，当你铺设层的时候。通常情况下，如果你是在没有激光厚度投影机的帮助下手动做这件事，那么你会高估你需要多少碳纤维;因此，你将削减的废料将比我们现在看到的多得多。

詹妮弗•派珀:我想这也会加快进程吧?

丹尼尔·沃特金斯:除了这些以外，最大的好处之一就是我们能以更快的速度完成这项工作。我们保守地估计，我们在制造过程中的一些关键部件上大约有30%的改进。这样我们就可以把时间花在设计更好的零件上。因此，如果我们能在制造过程和制造时间上节省30%，那么我们所能做的就是给设计这些部件的工程师更多的空间和时间来设计更好的部件——因此，更好的质量，更坚固，希望更快。

詹妮弗•派珀:我想多谈谈你们在制作过程中使用的软件。开云体育官网入口听起来你必须依赖数字双胞胎作为你设计的一部分。你能谈谈这是如何影响一切的吗?

丹尼尔·沃特金斯:我们绝对依赖于拥有我们在赛道上看到的物理赛车的数字双胞胎，而且它在整个业务中无处不在。所以，我们有一个从概念到赛道的数字化过程，这个过程依赖于汽车的数字双胞胎。所以，我们100%用CAD建模和设计一切。我们有一套从CFD到FEA的虚拟验证工具。同样，在制造领域，我们实际上验证了我们所有的制造工具部件，这样我们就可以有信心，当我们把部件放在物理机器上制造时，机器本身不会有任何问题。我们实际上模拟了汽车的组装过程。所以，赛道上的人可以使用。

詹妮弗•派珀:我想，当一辆全新的车第一次在赛道上行驶时，模型一定是关键。

丹尼尔·沃特金斯:在赛季开始的时候尤其重要，因为这是机械师们第一次看到这辆新车。所以，我们试着为他们提供一套丰富的数字工具，在那里他们可以看到这需要是什么样子的，以及这是如何结合在一起的，因为他们第一次看到这些物理部分。然后，很明显，我们从汽车上采集了大量数据。所以，赛车是一个大型的仪器设备，它会反馈给我们关于它在整个比赛中的运行情况的信息，然后使我们能够根据这些信息采取行动，改变我们在赛道上需要做的事情。然后这些都反馈到我们的关键系统，Teamcenter是我们的PLM系统，是我们汽车设计的核心，然后它存储我们设计汽车所需的信息，然后帮助我们反馈，然后通过电子方式将数据传递给所有需要它的人，使我们能够做出更明智的决定并迅速采取行动。因此，它使人们能够根据正确的信息在正确的时间快速采取行动。

詹妮弗•派珀:所以灵活性是你成功的主要因素。体系结构的开放性和软件工具的灵活性在你的过程中有多重要?开云体育官网入口

丹尼尔·沃特金斯:我想说的是，他们真的是推动我们能够在我们的业务中推动变革的速度的关键。在这里工作了18年，我们知道，我们能推动业务的变化与我们能获得的分数是一致的。所以，我们知道，如果我们需要赢得冠军或赢得比赛，我们需要能够通过业务推动变革，以保持竞争力，并在比赛结果的最前沿。所以，拥有架构的开放性和定制我们需要的地方的能力是非常重要的，因为作为一个F1车队，你不能去买现成的F1专用的东西——它们不存在，因为我们有一些利基应用程序和一些利基用例。因此，能够以可控的方式扩展我们所拥有的工具，真的可以将我们工程师的生产力提升到另一个水平。

詹妮弗•派珀:你能谈谈Fibersim在这一切中的作用吗?

丹尼尔·沃特金斯:Fibersim就是一个很好的例子。所以我们谈到了合格的制造商和合格的设计，以及我们现在使用Fibersim作为我们的核心工具之一的事实。在这里，我们使用NX开放工具集来自动化我们所经历的一些关键步骤，以达到我们可以为制造业提供他们需要的信息来馈电他们的激光厚度投影仪，我们所看到的是，一个过程可能需要四天手工完成才能达到这一点，我们已经将其自动化到大约10分钟，由供应商检查工作。这要归结于我们使用的工具集的开放性，以及以编程方式消除通常会导致工程师花费比我们更多时间在工具上的任务的能力。但它所做的是，它让他们能够再次关注他们所做的工作的质量;专注于成为工程师或想象新概念，而不是必须在工具中工作。NX和Teamcenter很好地为我们提供了这样的架构。

詹妮弗•派珀:太不可思议了——四天减到十分钟!这对整个过程肯定有很大的影响。

丹尼尔·沃特金斯:这会带来巨大的不同。我们在设计工具中也看到了同样的情况，我们可以使用NX自动化和健壮的参数化建模方法来真正驱动组件的迭代次数。以水果称重组件为例，这可能是汽车空气动力学中最具影响力的部分，我们可以通过CAD工具中的健壮参数化建模来推动它的设计和开发，同时也可以通过健壮模型的自动化来实现这样我们就可以通过设计将其发送给CFD，然后进行虚拟验证，然后继续推进。所以，这有很大的不同，使用NX开放工具可能比我们手动操作快五到六倍。所以，这很重要。

詹妮弗•派珀:我想谈谈f1设计的实际方面。在设计汽车时，你认为最大的挑战是什么?有没有什么是你经常碰到的?

丹尼尔·沃特金斯:我认为它是可变的。有一些常量。常量规则会改变。所以，当我说“常量是规则变化”时，我们总是会在每一季都有规则变化，所以我们几乎指望这是一件会发生的事情。应对这些规则变化可能是一个挑战。所以，了解这项运动的监管机构，国际汽联，说什么，我们需要坚持，然后联系到一套规则，然后我们交付给我们的工程师，他们可以在其中工作。我们经常把那些文本文件中的规则，尽可能地转换成几何图形。所以，这让我们能做的是把文本信息带入一个3D数字世界，给空间信封或体积或汽车模型，然后我们的工程师可以用它来帮助他们驾驶或注意他们的设计，当他们想出新的概念来制造快速的汽车时，这真的有很大的不同。

詹妮弗•派珀:你有没有遇到过成本方面的问题?

丹尼尔·沃特金斯:所以，国际汽联，我们的监管机构，对所有车队的运动实施了成本上限。所以，我们现在必须更加注意我们的发展重点，所以我们必须对我们从一个概念到实体部分的东西有更多的信心，这意味着我们对我们的数字工具集有更大的依赖，所以如果我们可以用数字模拟更多的概念，我们可以更快地做到这一点，然后我们可以用同样的工具来验证这些概念，这意味着我们可以对我们准备生产的零件更有信心，而在我们这样做之前，这往往是我们产生最大成本的地方。NX和集成工具集在NX组合,从设计到综合设计和制造,这里的凸轮工具,我们使用NX凸轮程序所有的部分——在这些东西连在一起,连接在一起真的帮助我们推动,这样我们有一个高水平的信心部分出来的身体,这样我们不做事情不工作,因为在成本限制的时代,真的很伤我的心。

詹妮弗•派珀:那么，作为车队，你们在设计过程中得到国际汽联本赛季新规则的通知有多早?

丹尼尔·沃特金斯:理想情况下，我们总是想要更长的时间，但这总是很棘手，因为新的规则和规定也必须在所有车队中达成一致。通常是几个月。有时，比这还少。但通常在一个月到六个月之间你会收到通知。但要改变我们的做法，还有很多工作要做。也许如果我们看看规则，本赛季是一辆全新的赛车，全新的设计，与上一辆赛车完全不同。事实是一样的，我们有四个轮子和引擎，还有一个司机，其他的一切都是不同的。但今年连车轮都不一样了。车轮变大了，轮胎变少了，轮胎变薄了。这也带来了自身的挑战。 So, we probably got a little bit more advanced notice, but the rules weren’t firmed up till probably late last year, Q3 or Q4. But you take a view on these rules, so you’ll get some time to digest them. And then we’re working on what we know, and then iterating on that as the rules become hardened.

詹妮弗•派珀:听起来你解决这些挑战的关键在于你用来设计和制造汽车的工具。

丹尼尔·沃特金斯:我们的工作流程和流程的数字化以及我们使用的工具是我们现在真正需要依靠的，因为我们在其他方面都受到限制:我们在资源上受到限制，我们在成本上受到限制，我们在时间上受到限制，我们在一天或一周中没有更多的时间，我们现在不能让人解决问题。因此，我们必须关注数字工具和围绕这些工具的流程，以帮助我们前进，保持竞争力。如果我们能把同样的努力投入到汽车上，那么在设计和开发时，我们也会用同样的工具来支持工程师，那么这真的是一个关键领域，可以帮助我们更快地前进。西门子是我们历史最悠久的技术合作伙伴，我们一直与你们密切合作，帮开云体育平台登录助我们探索可能性的艺术。那么，下一步是什么?我们现在能从这些丰富的数字工具中利用什么来让我们的明天比今天更美好?这就是我们每天都在做的事情。是的，我们非常依赖西门子的工具来做到这一点。开云体育平台登录

詹妮弗•派珀:换个话题，你有没有听说过什么关于一级方程式赛车行业的常见神话，你想要消除它们?

丹尼尔·沃特金斯:我们经常会遇到这样的情况:我们有一个最喜欢的车手，而这个最喜欢的车手得到了一辆不同的车。我不记得也数不清有多少人说过这句话。所以，你有一个最喜欢的车手，他得到了一辆和另一个车手不同的车，而且速度更快。通常情况下，这是不对的。主要是因为大多数人错过了一级方程式有两个锦标赛:车手锦标赛和车队锦标赛。当我们试图赢得这两个，一个影响每个人在米尔顿凯恩斯的工厂，贝德福德是车队冠军，这是一个车队，这是一个我们都推动赢得。但是f1车队之外的每个人，无论你在哪个车队，每个人都把车手冠军赛视为唯一，但我们真正关注的是车队，所以这是我们想要赢得的车队。这意味着你需要两辆车，两辆车到达终点。你需要有两辆赛车尽可能多的得分来赢得车队冠军。所以，我们真的不会偏爱某个司机。

詹妮弗•派珀:是否曾经有两辆不同的车为你的车队比赛?

丹尼尔·沃特金斯:唯一的例外是，如果我们有一个新的令人兴奋的发展，我们没有时间做两个部分，只是因为一些时间表在这里疯狂。我们在比赛之间有几周或几天的时间，所以试图在这样的时间范围内设计和制造零件是具有挑战性的。所以，有时你会看到我们没有时间制造两套赛车，但通常情况下，赛车是相同的，区别是，有些车手更大或更小，所以他们的座位是不同的，他们的踏板是不同的，但通常是同一辆车，两辆车在赛道上行驶。

詹妮弗•派珀:司机在汽车设计中扮演什么样的角色或影响?

丹尼尔·沃特金斯:很明显，驾驶员是汽车不可分割的一部分。所以，这是一个连接的系统，司机在循环中，他或她总是反馈他们对汽车如何处理或驾驶的想法。所以他们会在驾驶时反馈他们的感受，然后我们会利用这些反馈来尝试改进或改变汽车。所以，这不是典型的直接设计:“这样设计这个部分。”但这几乎是间接的:“好吧，我们在车上安装了这些新部件，这就是驾驶的感觉。”所以，然后我们把它解释回来，然后这可能会影响我们如何设置汽车，或者我们如何向工程师反馈我们对我们刚刚提出的设计的想法。

詹妮弗•派珀:你在考虑反馈的循环，以便在这个过程中不断改进。

丹尼尔·沃特金斯:这是正确的。虽然我们已经使用虚拟模拟工具来确定我们将使用哪些部件进行比赛，但当我们将它们安装到赛车上并看到结果时，驾驶员的反馈也构成了反馈循环的一部分。在我们的迭代循环中，我们有一个虚拟的驾驶员模拟。所以，我们有了有效的奇特的playstation，在那里，司机可以在我们到达赛道之前，在虚拟模拟器中驾驶汽车和驾驶轨道。所以，我们扫描所有的轨道，然后我们在模拟器中驾驶轨道，这也是我们反馈循环的一部分。所以，当他们真正参加比赛时，这将会成为整个过程以及实际车手的反馈。

詹妮弗•派珀:所以你有真实的人类反馈和自动反馈。那么，甲骨文红牛车队是如何度过疫情的呢?你的设计过程是否中断了，或者你还能做设计工作吗?

丹尼尔·沃特金斯:就像大多数企业和组织一样，这是一个巨大的挑战。一般来说，我们是一家员工来这里工作的企业，所以他们在现场工作。我们非常重视内部合作，尤其是在工程方面。所以，我们把所有的工程师都安置在一起，我们有一个巨大的工程办公室。多年来，我们一直积极鼓励与人们面对面合作，因为这确实是最好的交流形式。如果你能直接和离你两个舱远的人进行这些对话，那就能加快我们设计和开发汽车的速度。这真的有很大的不同。即使我们的工程师在一栋楼里，在另一栋楼里，他们之间的差距也会有点阻碍，即使我们有今天所有的工具。

詹妮弗•派珀:那么，要继续这样的合作，一定是一场斗争。

丹尼尔·沃特金斯:所以，这对我们来说是一个挑战。但是，由于我们在过去几年里一直在努力实现工具和流程的数字化，我们能够快速启动基础设施，使我们能够支持远程工作。所以，在我们开始之前，我们有一些，但公平地说，大流行意味着我们需要更多的数量级。所以，我们可以很快地做到。我们所拥有的数字工具确实支持了远程工作过程。虽然这不是我们认为的理想方式，但在那个时期确实很有帮助，直到今天仍然如此。我们希望为我们的工程师提供一些灵活性，这使我们能够做到这一点。我们拥有的数字工具支撑着我们做到这一点的能力。让我们的流程电子化——所有的签收流程都电子化，所有的信息传递给企业周围的各种用户都电子化——这巩固了我们的能力，使我们能够以一种比某些企业更少中断的方式远程工作。事实上，我们认为这可能是我们去年很有竞争力的一个重要原因，这让我们能够和马克斯一起赢得总冠军。

詹妮弗•派珀:听起来你真的能够成功地改变和适应，即使面对巨大的挑战。祝贺你到目前为止取得的成功。我们非常期待这一切的结果。

丹尼尔·沃特金斯:祈祷。当11月到来的时候，我们仍然在两个冠军的顶端，因为这是我们今年想要达到的位置。

詹妮弗•派珀:我们一定会支持你的。谢谢你接受我们的采访。我们在甲骨文红牛车队的设计过程中得到了一些很好的见解。再次感谢Dan今天的到来。也感谢我们的听众收听今天的节目。下次加入我们，更多关于设计创新和软件应用的最新讨论。开云体育官网入口我是主持人詹妮弗·派珀，这是《下一代设计》节目。