GTC 閉幕演講:克萊斯勒談 GPU 運算改善汽車產業設計生產流程

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  GTC 最後一天的主題演講很不 GPU ,因為請來的克萊斯勒設計資深副總 Ralph V. Gilles 一開始就說了,他不懂 CPU ,也不懂 GPU ,但他很清楚,有了圖形運算,汽車產業從設計到生產的流程整個被改變。

他先簡單敘述過去的汽車設計經驗,是從紙筆繪出雛型,接著做出油土模型、送入風洞驗證,做出原形車,接著進行包括安全性以及實際駕駛測試,整個流程就是不斷重複除錯的流程,一台汽車的研發需要相當長的時間。

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但近年在電腦輔助設計下,整個流程有了顯著的變化,他就以近期集團新車 Dodge Dart II 舉例,這款車子是通用汽車集團與義大利飛雅特集團跨集團資源整合的產物,基於 Alfa Romeo Giullietta 的孿生車;新一代的車輛設計師不再是用紙筆打草稿,而是透過感壓筆進行電腦繪圖,接著把這些草稿轉化成 3D 模型,並且直接在電腦上就可以調整草稿與底盤的軸距設計。

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而在正式做出油土模型前,先在電腦上進行風洞模擬評估流體力學,再把驗證的東西實做成油土模型;油土模型的製作也不再依賴師父手工雕刻,直接利用電腦的 3D 圖搭配工具機加工,最後再用人工修飾細節;這個油土模型再進入風洞調整,而後使用 3D 掃描機建立正式的車輛 3D 檔案。

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另外也由於設計與模擬軟體越來越精確,車輛組件的配置、重心的調整、引擎燃油效率與傳動耗損等,都是能利用電腦先行測試的;例外車輛機構方面,也能透過電腦針對車輛的骨架進行解析,接著將分配各個區域合適的材質,讓一台現代化的車子既輕巧又兼具剛性,更重要的是也能合乎生產成本。

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有了 3D 檔案,還要進行拆件的流程,利用電腦輔助模擬,可以將車子的零件切割到最佳化,並且還能利用電腦輔助設計進行生產模擬;例如模擬機器手臂組裝大型零件、像是儀表板的流暢度,還有虛擬人力組裝的流程,從零件的分割與人力與機械組裝的流程分配,將整個車輛的生產過程變得既有效率又容易組裝。

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而內裝的設計也是有玄機的,汽車的內裝有許多的部份,包括座椅、整體人體工學、安全設施、儀表板、空調、娛樂系統等人機介面,透過電腦輔助後,能模擬駕駛人的坐姿與舒適度,並在試做後在試乘者身上裝備電子感測器,紀錄乘車者的身體與心理狀態,從乘坐感、安全性一直到駕駛人的人機介面操作舒適性等等,在電腦的加持下更容易提供駕駛與乘車者更好的乘車經驗。

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當然對於汽車設計者而言,到底 GPU 與 CPU 在這些過程中做了哪些工作,其實他們並不明白,但他們很清楚這些先進的技術能夠加速車輛的生產流程、減少實做測試,而優美的草稿有了流體力學模擬,車子也能兼顧設計感的外型與低風阻,又像是跨集團的資源共用,也能在電腦模擬下針對各個車廠的特色做出個性迥異的車輛。

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那 CPU 與 GPU 到底做了些什麼?做的可多了,尤其 GPU Computing 在許多方面扮演相當重要的角色,包括 3D 影像產生,虛擬風洞的流體模擬、車輛碰撞的物理模擬、甚至將油土模型掃描成立體的 3D 檔案時,也需要仰賴光線追蹤運算精確的將車身表面的起伏記錄下來,若只靠著 CPU 運算並非無法達成,但效率就會大打折扣了。

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在這個汽車產業萎縮,並且高度強調跨集團平台共用、設計生產效率以及環保節能的時代,電腦模擬輔助設計改變整個汽車產業的現況,也少了許多過去不斷從錯中嘗試的時間,並且更有效率找出原型設計的問題,在 GPU 運算的挹注下,對於已經萎靡不振的汽車產業可說是注入一劑強心針。