百年福特长盛秘诀分析：如何利用HPC超算和仿真技术提升企业核心竞争力

福特汽车公司是美国最大的工业垄断组织和世界重要跨国企业之一。对于福特公司来说，利用高性能计算（HPC）来进行建模仿真早已不是新鲜的技术，在20世纪80年代与Control Data Corporation（当时全球最快的超算）合作，用于支持其CAE应用程序软件的使用，这一举措大大减少了公司对内部软件开发的需求。

总部的CAE总工程师Nand K. Kochhar表示：“HPC和CAE仿真技术是我们产品设计、生产、开发的关键技术之一。直到今天，这已经不是一项技术，而是公司业务的重要战略。HPC的运用是实现我们整体业务计划的关键，在优化产品开发、创造高质量产品并缩短产品上市时间等发挥巨大效用。”

安全、经济和减少噪音是福特汽车对产品设计的基本要求。因为在汽车的设计、生产等环节，多条生产线需同时发力，因此对工作效率要求很高。为了保障研发和生产的效率，除了CAE软件的分析技术要求之外，还需高性能计算资源的支持。例如NASTRAN和LS-DYNA软件，工程师们可以利用它们进行气缸冷却预测分析、振动、耐撞性、耐久性等性能多方面分析，得益于HPC的支持，能将分析时间缩减至一半。

LS-DYNA分析福特汽车碰撞测试

在2013年面世并大量投入使用的EcoBoost发动机技术便是在HPC和CAE技术的支持下完成。为了提高整体车辆燃油效率，福特的团队利用计算流体力学（CFD）结合超算资源优化EcoBoost的设计，特别是发动机的结构和燃烧方面的研究。

EcoBoost

除此之外，超算资源同时还用于开发汽车的主被动安全属性。主动安全措施主要以自适应巡航控制和制动支持碰撞警告为主，它使用雷达直接检测前方的移动物体。当检测到碰撞危险时，系统会警告驾驶员，并启用制动辅助功能，协助用户将车与障碍物保持一定的安全距离。

整个车辆的模型是评估主动和被动安全设计。工程师根据各种设计和环境因素模拟崩溃的结果，而无需实际构建用于测试的物理原型。

HPC还用于模拟车辆内部的“NVH”——噪音、振动和粗糙度。控制汽车内部噪音是客户满意度的主要因素。 

NVH分析

正如Kochhar所说：“HPC帮助我们解决了很多难题，比如允许一定数量的计算复杂性噪音进入机舱，同时能够最大限度地减少道路、风力和车辆动力传动系统产生的噪音，这种类型的工作是非常复杂的，需要大量的计算资源帮助工程师发挥自身的创新力。”

汽车行业是一个高速发展的行业，竞争日趋激烈，新产品推出的速度也越来越快，用户对汽车的设计要求也越来越高。因此拥有了先进的技术是现今汽车市场企业存活的基本条件。

随着科技的发展，工程师们可以利用HPC资源进行更多的虚拟道路测试实验和风洞模拟，这大大减少了工程师对产品物理原型设计测试的依赖和成本，并且能够更快地将质量更好的产品推向市场，因而能在竞争激烈的环境中占领先机。

风洞模拟

同样的，福特利用仿真技术和HPC来实现其在混合动力和电池供电电动汽车发展中的整体电气化战略。工程师们使用HPC、材料模拟、重量优化和系统建模，提高了更环保车辆的质量和设计。

Kochhar认为：“不断的实验证明，仿真技术帮助我们设计生产出质量更好的产品。得到了HPC资源的支持后，仿真技术部门如虎添翼，大大缩减了生产开发的周期，并且避免了许多错误。在如今的市场，赢得了时间就赢得了胜利，而多年以来工程师们已经能够利用熟练的分析技术出色地完成了任务。”

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