行业热点丨为什么 AI 驱动工程对汽车设计和轻量化至关重要？

本文作者：Royston Jones

Altair 产品设计首席技术官 &汽车行业高级副总裁

长期以来，汽车产品的设计与制造方式基本保持不变。这是一个缓慢、耗时的过程，以试错法和物理原型为特征。大型项目需要众多具备专业技能的团队参与，且成功并非总能保证。

然而，如今的行业正以惊人的速度加速变革。生成式人工智能（GenAI）和大规模增材制造等变革性技术为电气化、自动驾驶系统等领域开辟了全新可能，并大幅缩短了设计周期。产品变得更可靠、更可持续。这是一个激动人心的时代，但设计周期压缩与激烈竞争也为工程师和设计师带来了新挑战：

如何在应用新技术、满足市场需求的同时，确保性能与品质不妥协？

答案在于人工智能驱动工程（AI-powered engineering）。

这项技术将人工智能的力量贯穿产品全生命周期。通过将 AI 无缝嵌入设计与仿真工具，团队能够加速探索与创新。集成化的用户友好工作流程，结合按需获取的高性能计算（HPC）资源，使团队得以用人类专业知识增强 AI 能力。最强大之处在于，AI 驱动工程工作流程的成果交付速度可比传统基于物理场的仿真流程快高达 1000 倍。

01、超越仿真本身

汽车制造商和供应商深知仿真与计算机辅助工程（CAE）的重要性，但 AI 驱动工程远不止于此。完整的 AI 驱动工程工作流程将仿真与企业级数据分析、HPC 相结合，创造出全新独特的数据流。

此外，AI 驱动工程允许设计师同时考虑多项目标。团队可利用这些工作流程优化车辆的美学设计、舒适性、空气动力学性能、噪声、振动与声振粗糙度（NVH）以及可制造性。

例如，汽车制造商可训练机器学习算法，在设计周期早期发现 NVH 问题。这些通过低代码/无代码工具创建的算法，能够学习众多设计变量对 NVH 性能的影响，并以比传统方法快 100 倍的速度分析结果。AI 驱动工程解决方案可从历史数据与合成数据中学习，精简设计与测试周期——加快上市速度、提升效率并降低成本。

02、快节奏行业的快速创新

AI 驱动工程的核心优势之一是其节省的时间价值。主机厂和供应商深知：延迟、停机和冗长的迭代会侵蚀利润，并让团队错失市场机遇。幸运的是，AI 驱动工程工具仅需传统求解器仿真的一小部分时间，同时赋能团队测试更多设计方案，实现更优决策与成果。

更重要的是，AI 驱动的模型能够以最低计算成本近似复杂物理现象，实现实时优化而无需重新运行全尺度仿真。这使得工程师能够并行测试与验证多种设计，而非串行操作。汽车制造商还可跨不同车型平台复用 AI 训练模型，消除冗余工作并挖掘历史项目的宝贵洞察。

团队可利用 AI 驱动工程工作流程，以超 98%的精度实时获取电动汽车荷电状态（SoC）洞察，持续监控关键电池指标，减轻核心部件重量等。

以某真实案例为例：一家制造商通过训练机器学习算法分析包含超 200 万个元素的大型汽车模型的空气动力学性能。使用传统 CFD 工具时，单次仿真运行时间常超过 12 小时；而基于历史数据训练的 AI 工具仅需 3 分钟即可完成，且精度与 CFD 结果一致。从数天到数分钟——这正是 AI 驱动工程的承诺。

03、新设计范式

AI 驱动工程的终极目标，是彻底改变汽车制造商设计、测试与制造零部件、系统及整车的方式——开启汽车创新的全新时代。这得益于下一代数字孪生技术，它赋能企业从根本上重构设计与运营流程。

通过创建与现实资产动态连接的虚拟镜像，数字孪生帮助团队减少对昂贵耗时的物理原型的依赖。数字孪生集仿真、HPC、AI 与数据分析能力于一体，使团队能评估假设场景、实现预测性维护并延长产品剩余使用寿命（RUL）。此外，它支持跨职能系统综合评估，打破信息孤岛与沟通壁垒。由此，企业从概念设计到服役性能管理，直至产品生命终结的全流程效率均得到提升。

借助 AI 驱动工程与数字孪生能力，企业可推动汽车轻量化、电池创新、可持续发展，并实现零原型开发。例如：团队可通过 AI 工作流程实时监测电动汽车电池健康状态（SoH）与剩余寿命；无需物理传感器即可持续追踪关键电池指标；减轻核心部件重量；优化电池热管理等。核心目标简洁明确：打造更轻量、更强动力、更高效、更可持续且更经济的产品与流程。

04、以少博多

AI 驱动工程的变革性可归结于以更少资源实现更多成果。这些解决方案不仅为工程师提供设计上的先发优势，还赋予他们远超传统求解器仿真的迭代测试速度，并整合企业跨职能的历史知识资产。

此外，AI 解决方案以更少计算量、更低资源消耗和成本，交付高保真结果——这意味着汽车制造商将收获更快的创新速度、更敏捷的决策机制，以及更精益、更具成本效益的开发流程。

AI 驱动工程是终极的增值技术。对个人而言，它以前所未有的方式赋能工程师；对企业而言，它将缩短开发时间与成本，同时提升产品的可持续性、安全性及上市速度。

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