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CAE,从传统市场延伸至新兴市场

—— 访ANSYS医疗、建筑、消费品行业总监Thierry Marchal

2012/5/5    来源:e-works    作者:e-works  王阳      
关键字:新兴市场  CAE  Thierry Marchal  
作为医疗保健、建筑和消费品领域的行业总监,Thierry Marchal在ANSYS扮演着开拓新兴市场的角色。在他20余年的CAE行业从业经历中,Thierry Marchal 2006年以前一直专注在CFD市场,是Polyflow名副其实的产品专家,此后一直专注于CAE技术在新兴市场的应用。2012年4月18日,e-works记者在北京采访了Thierry Marchal先生。
    作为医疗保健、建筑和消费品领域的行业总监,Thierry Marchal在ANSYS扮演着开拓新兴市场的角色。在他20余年的CAE行业从业经历中,Thierry Marchal 2006年以前一直专注在CFD市场,是Polyflow名副其实的产品专家,此后一直专注于CAE技术在新兴市场的应用。2012年4月18日,e-works记者在北京采访了Thierry Marchal先生。
 

ANSYS医疗、建筑、消费品市场行业总监Thierry Marchal
 

一、医疗保健行业的仿真应用趋势

    全球经济合作与发展组织(OECD)针对医疗保健市场曾发布了这样一组数据:2007年美国的医疗保健市场份额达到2.3万亿美元,预计到2016年,这一数据将增长到4.2万亿美元,将占到美国全年GDP的16%。除此之外,2016年瑞士医疗保健市场将占GDP的10.9%,德国将占全年GDP的10.7%,加拿大和法国则是9.7%。

    “在发达国家,医疗保健行业所占GDP的份额远远要超出制造业中的任何一个细分领域,所以,从开拓市场的角度来说,仿真技术向医疗保健行业的渗透是未来的一大趋势。”ANSYS医疗、建筑、消费品市场行业总监Thierry Marchal表示。

    的确如此,即使是对于发展中国家而言,CAE技术也已进入了医疗保健行业的高端领域。现如今,市场所需要的医疗设备和医护手段必须是非常精确的,没有捷径可走。这意味着在医疗保健行业,需要借助特殊的手段实现这种精确性。通过CAE虚拟仿真技术,可以模拟出医生对病人进行的一些体外和体内检查,既缩短了治疗时间,也提高了准确性。
   
    CAE在医疗保健行业应用于众多领域,包括心血管、诊断和个性化医学、药物输送、生物医学设备、骨科、制药、生理建模等领域。

    Thierry Marchal说:“在医疗行业的临床试验阶段,造型先进的仿真互动可以有效地运行,结合工程仿真工具,医生还可以对特定病人的医疗成像和其他复杂数据进行管理。通过对临床试验数据的分析,医生可以选择最优的治疗方案。”

    换而言之,通过与MRI(核磁共振成像)、CT技术的结合,CAE仿真技术可以导入复杂的生物结构模型,通过有效的检测分析,在模拟环境中得出最佳的医疗方案。借助于此,医护人员可以为病人更精准地植入设备,以帮助治疗如脊椎、心脏和骨骼等部位的疾病。

   Thierry Marchal举了这样一个应用实例:ANSYS参与的虚拟生理人项目(VPHOP),是一家治疗骨质疏松症和骨折的生物医学公司,结合MRI(核磁共振成像)、CT等技术,建立患者病患部位的具体模型,纳入ANSYS仿真软件的信息,从而模拟骨架上放置不同负载的情况。这样的仿真模拟,可以让医生考虑每一个病人的骨折风险和断裂位置。

    在最新一期的《ANSYS Advantage》杂志中,有一篇介绍利用CFD技术帮助患有先天性心脏缺陷的新生儿进行虚拟手术的案例。在这种情况下,利用特定病人的MRI(核磁共振成像)的信息,对病人进行系统建模,并且在具体形态上进行信息收集和反馈模拟,以确定最佳的手术策略,然后进行手术。当然,这种模拟可以基于面部特征,指纹等,也可以基于心脏,动脉和静脉的拓扑结构等。
 
 

从“人体心血管系统的几何模型”到“人体心血管系统的电路模型”


图示:通过对心血管系统建立详细的几何模型,对应出人体循环系统的电路模型,每一个电路模型都是一个集总电路,借助电磁、CFD等仿真技术可以近似模拟人体心血管的功能,为疾病治疗提供了参考。
 
    除此之外,CAE仿真技术也在医疗设备领域发挥着重要作用。不管是精密的医疗仪器,还是为患者植入的设备,都是非常复杂和尖端的产品。Thierry Marchal指出:“看似简单的人体植入设备,从设计开发、材料选择、制造和测试,工程师都面临着非常大的挑战,因为这些设备没有错误的余地。”

 

二、虚拟建筑的设计和仿真

    建筑领域的创新历来就已存在,而今天的挑战在于节约能源、减少经营成本和提高安全性方面。
Thierry Marchal说,“当今众多创新性的建筑设计,都已经开始使用虚拟仿真技术,包括从选址到建筑细节,不管是确定建筑结构的方案,设计暖通设备和布局,制定烟道管理系统以防止灾害,还是模拟气流流动以保证室内的舒适性,都可以通过工程仿真软件来完成。”
 

建筑群之间风流向的模拟                                                  

对建筑物结构的仿真分析

建筑物内部的暖通系统仿真

建筑物发生火灾烟雾流向的模拟
 
    Thierry Marchal指出,由于建筑设计的关联性、复杂性和前瞻性都非常高,而开发商往往对建筑成本和施工周期更加关注,如何在保证建筑施工质量的前提下,优化设计方案,工程仿真技术就是有效的手段。

    在ANSYS参与的全球众多创新性设计建筑中,很好的发挥了工程仿真技术给建筑行业带来的积极作用。Thierry Marchal介绍说,在美国阿肯色州克林顿博物馆的项目中,ANSYS软件提供了基于数值模拟计算的空气流动系统仿真,确定了最优操作条件的空气流动方式,并验证了整个建筑的通风有效性。

 

三、基于仿真应用的消费品市场

    消费品行业是CAE市场的另一个新兴领域。Thierry Marchal说:“即使是为一个矿泉水瓶减轻一克的重量,也会给生产商节省一笔可观的成本。而改变产品如此细微的地方,既要保证产品质量,又不影响产品可靠性,只能通过特定的手段优化产品设计过程——譬如CAE仿真技术。”

    当然,矿泉水瓶减重只是CAE仿真技术在新兴市场应用的一个缩影。不管是食品饮料、家具、个人护理及卫生、还是家庭用品领域,CAE技术都为产品的优化设计发挥着锦上添花的作用。

    对于消费品市场,制造商们关注的重点是降低产品成本,其次是注重产品的耐用性,以及减少对能源的消耗和产品绿色环保性,如果这些条件缺乏任何一种,其产品在消费品市场就面临着被淘汰的可能。

    Thierry Marchal在采访最后强调:“大量的工业界实践证实应用工程仿真技术已经成为提升产品竞争力的必然趋势,在当前产品日渐复杂的趋势下,如果无法通过优化的仿真技术来模拟和测试产品的数字化样机,新产品将缺乏创新的源动力。面向市场广阔的医疗保健、建筑和消费品等新兴市场,ANSYS已经做好了准备。”

 

后记:

    事实上,早在2008年,掀起游泳赛场破纪录“狂潮”的鲨鱼皮泳衣,正是借助于ANSYS的仿真技术为运动员减轻阻力的。而北京奥运会场馆鸟巢,也是在多款CAE软件的辅助下解决了减重、环保和抗震等多个领域的难题。

    Thierry Marchal说,随着CAE技术在航空航天、汽车、高科技电子领域的逐渐成熟,工程仿真技术已经从传统市场延伸至新兴市场,这也是ANSYS未来的又一战略重点所在。
责任编辑:黄菊锋
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