Новости

Эволюция базовых технологий для разработки шин
и их объединение с ИИ

Новая высокоэффективная и высокоточная платформа
для разработки шин

Хиого, Япония (Hyogo, Japan) — 9 июля 2019 г. — Компания Toyo Tire (штаб-квартира: г. Итами (Itami), преф. Хиого (Hyogo); президент Такаси Симидзу (Takashi Shimizu)) анонсировала дальнейшее развитие собственных базовых технологий для разработки автомобильных шин и объединение подхода CAE^*1 с технологиями искусственного интеллекта (ИИ) в новую систему T-MODE, которая станет основой процесса разработки шин. Использование модернизированной платформы T-MODE позволит вывести процесс создания шин на новый уровень.

Разработка шин на основе имитационного моделирования

В 2000 году специалисты Toyo Tire объединили две технологии моделирования с использованием суперкомпьютеров ([1] технологию «Tire Simulation», которая позволяет воспроизводить движение шин в процессе эксплуатации и использует полученные результаты для прогнозирования характеристик и структурного анализа, и [2] технологию «Driving Simulation», которая воспроизводит информацию о различных моделях автомобилей, количестве пассажиров, нагрузке, манере вождения и других параметрах, чтобы оценивать, как движение автомобилей влияет на шины), создав базовую технологию разработки шин, получившую название T-mode. С тех пор компания непрерывно работала над созданием идеальных шин, стремясь использовать весь потенциал этой технологии.

Переход от старой платформы T-mode к новой платформе T-MODE

Поскольку шины являются единственной деталью автомобиля, которая напрямую контактирует с дорожным покрытием, они играют важную роль в удовлетворении разнообразных требований к характеристикам автомобилей. Перспективы перехода на электромобили и широкого распространения автономного вождения ведут к росту конкуренции в области технологических достижений для мобильности следующего поколения. В подобных условиях характеристики и функциональные возможности шин должны быстро измениться, чтобы поддержать «эволюцию мобильности». Ключевую роль в этом сыграют высокая точность и высокая скорость разработки новых продуктов. Компания Toyo Tire использовала подход SPDM^*2 для включения технологий разработки на основе ИИ в традиционную платформу T-mode (собственная технологическая инфраструктура для моделирования) и перехода к более совершенным процессам разработки на базе новой платформы T-MODE.

Революционные изменения процесса разработки шин: SPDM

В процессе разработки шин в модели учитывается множество разных конструктивных параметров и условий эксплуатации. При этом для оптимизации характеристик и создания необходимой конструкции регулярно повторяются циклы: разработка, моделирование, создание прототипа и оценка.

Чтобы ускорить разработку продуктов, требовалось дальнейшее повышение производительности моделирования и задействование методов высокоточного проектирования. Созданный для решения данной задачи подход SPDM радикально изменил процесс разработки Toyo Tire.

Собственная технологическая инфраструктура проектирования и разработки TOYO TIRE

Единое управление различными данными и их использование в качестве общедоступных ресурсов

В рамках традиционного подхода данные, получаемые разработчиком в процессе моделирования, обрабатываются только им самим. Новая платформа T-MODE объединяет управление различными типами данных, преобразуя их в общедоступные ресурсы, которыми могут пользоваться разные разработчики. Объединение расчетных данных, данных моделирования и данных испытаний увеличивает общую полезность информации, а также позволяет использовать ее в качестве данных для глубокого обучения.

Данные, получаемые разработчиками в ходе моделирования, автоматически сохраняются на сервере коллективного доступа и способствуют сокращению продолжительности тестирования и периода с начала разработки до момента производства новых продуктов. Этот эффект достигается за счет использования их в анализе и прогнозировании в качестве ресурса базы данных.

Применение ИИ и внедрение метода решения обратных задач

Ожидается, что создание и внедрение SPDM, предусматривающее объединение технологий разработки с технологической инфраструктурой моделирования, приведет к существенному ускорению технологических инноваций.

Традиционно, эта задача решалась следующим образом: сначала определялись технические условия на проектирование, затем выполнялось моделирование, результатом которого становились значения рабочих характеристик. Если значения характеристик не соответствовали заданным требованиям, технические условия пересматривались, и моделирование повторялось, что увеличивало общую продолжительность процесса с ростом количества повторений.

Получение расчетных данных для конструкций, форм и рисунков протектора, которые необходимы для получения заданных характеристик, на основе подхода «Решение обратной задачи», по сути, является способом ввода требуемых значений характеристик и использования необходимых технических условий, определяемых с помощью технологий ИИ.

Дальнейшее развитие аэродинамического моделирования

В мае 2018 года представители Toyo Tire объявили, что компания разработала собственную технологию «Mobility Aerodynamics» (аэродинамическое моделирование), которая позволит создавать «шины, обладающие превосходными аэродинамическими характеристиками^*3» — они необходимы для дальнейшего снижения расхода топлива и увеличения запаса хода электромобилей.

Специалисты компании анализируют и прогнозируют аэродинамические характеристики шин и автомобилей с учетом условий контакта катящихся шин с опорной поверхностью^*4. При этом уровень моделирования не имеет аналогов в этой отрасли. Конструкторы используют реальные варианты рисунков протектора, сопоставляя условия эксплуатации шин во время движения автомобиля (прежде всего, нагрузки на шины и скорости транспортного средства) с условиями, характерными для различных колесных дисков и кузовов автомобилей, предварительно определив, как именно форма шин меняется в этих условиях.

С 2018 года компания Toyo Tire действует в новой области и успешно внедряет технологии прогнозирования аэродинамических характеристик автомобильных кузовов в целом с учетом контакта шин с поверхностью, их деформации и вращения.

Кроме того, в конце 2019 года Toyo Tire намеревается расширить сферу управления аэродинамическим моделированием на основе новой платформы T-MODE в направлении технологий прогнозирования. Они позволят получать варианты конструкции шин, которые улучшат аэродинамические характеристики автомобилей в целом.

Важность аэродинамических характеристик

Сила лобового сопротивления — это сопротивление, которое автомобиль преодолевает во время движения. Уменьшение этой силы может привести к более эффективному использованию топлива. Принимая во внимание общественный запрос на улучшение экологических характеристик автомобилей, производители транспортных средств работают над созданием новых конструкций, которые приведут к улучшению аэродинамических характеристик. Производители электромобилей также решают задачу по увеличению запаса хода после каждой подзарядки, поэтому совершенствование аэродинамических характеристик имеет для них большое значение.