MSC Software—普及CAE将会是全球范围内的一场创新革命

    在CAE技术和软件逐渐得到认可的同时，我国还有很多行业、很多企业并没有应用CAE技术，他们对CAE技术的投入产出比持怀疑态度。CAE技术是否需要开始普及?CAE应用效果如何？企业该如何来评估CAE技术的投入产出比呢？CAE的理念、技术又有哪些新的进展？ 带着这些问题，e-works采访了MSC Software Corporation市场部的钱纯经理、技术部陈火红经理及程磊经理。
    MSC.Software公司不仅提供一流的软件产品， 40多年来MSC.Software一直不懈地为航空航天、汽车、造船、军工、电子、能源、重型设备、通用机械和消费品制造业等工业领域的用户提供咨询服务，MSC公司咨询服务一直是以为用户提供最好的解决方案为目标。具有一整套的完善的流程和项目管理等程序，可确保项目按期和高质量的完成，使客户的投入产出比最大化。用户各种深度的应用均可获得相应的支持，从普通的仿真软件技术支持，直到实施并最终实现数字化企业。在国内有中国空间技术研究院、中国第一飞机设计研究院、奇瑞汽车、中国船检局、清华大学典型用户。

关于MSC Software
记者：贵公司的主要CAE产品包括哪些？功能上覆盖了哪些领域或行业。
MSC Software：
    MSC Software有以下产品
      多学科MD系列：MD Nastran,  MD Adams
      企业级解决方案SimEnterprise: SimXpert, SimDesigner, SimManager
      桌面级仿真工具SimOffice
      CAE工程仿真产品系列: MSC Nastran, Patran, Marc, Dytran, Adams, Easy5, Fatigue,…

记者：贵公司的主要用户对象是哪些？有无专门的行业解决方案。
MSC Software：公司的主要用户对象是制造业企业内的工程师和分析师、高校CAE教学、研究生课题研究及科研。
MSC具备完整的行业解决方案，包括航空航天、汽车、船舶、能源、电子等。行业解决方案就行业特点、需求和问题针对性地提出了MSC相应的解决之道。为广大业界人士认同和接受。

记者：贵公司的优势有哪些？有哪些产品亮点。
MSC Software：
 MSC优势：MSC.Software公司创建于1963年，是全球第一家CAE技术和软件地提供商。40多年来，MSC.Software强大的、集成化的VPD软件和服务帮助企业界在产品开发过程中改善产品的设计、测试、制造和服务流程，从而更快、更高效地推出新产品，在激烈的市场竞争中领先对手。一直以来，MSC.Software始终领导着世界CAE的发展方向，营业额雄踞业界首位，占据了40%以上的市场份额， MSC.Software产品获得了各种权威机构的认证，被公认为CAE的工业标准。
 产品亮度：完整的产品线，从低端的桌面级到高端的企业级，从面向设计师到专业的CAE分析师，可以对客户产品结构设计的各种性能进行最为全面的评估和优化，实现数字化功能样机，大量减少物力样机。MSC应需而变，在原有的一流的CAE仿真技术的基础上，最新推出了多学科引擎MD Nastran， 并进一步发布了高端企业级仿真解决方案SimEnterprise，将CAE仿真技术全面提升，从单一的点CAE方案上升到集成的多学科的完整地VPD解决方案，今天，当整个CAE领域群雄并起的时刻，它的面世使得CAE行业完成了从点到面的飞跃，将CAE仿真技术带入一个新的时代。 SimEnterprise 包括三大部分，面向设计人员的仿真工具SimDesigner，面向仿真专家的SimXpert和面向管理人员的SimManager组成了数字化仿真领域最为全面、最为强大的企业级整体解决方案。
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记者：请谈谈贵公司近年的发展规划。
MSC Software：以客户需求为发展的根本，在一流求解器的基础上，大力发展多学科协同仿真环境和平台，使得多学科仿真真正实现更为高效的仿真、更为有效的仿真和更为促进生产力的仿真。
加强咨询服务，特别是仿真流程和数据管理平台的实施，使更多的企业真正实现企业级仿真。

关于CAE理念
记者：您认为CAE在企业产品研发中的定位是什么?
MSC Software：CAE已成为产品研发过程中不可或缺的一个环节，CAE成熟度的高低直接影响了企业的竞争力，是中国从制造大国迈向创造大国的一个最为重要的工具。
记者：您认为CAE在企业组织架构中的地位?
MSC Software：CAE在企业内应该是非常重要的，任何设计都必须通过CAE分析进行性能评估和优化。一个产品的优劣与是否使用CAE分析密切相关。
记者：基于CAE研发的管理流程是什么?
MSC Software：基础CAE的管理应该是多学科仿真流程的管理，可以实现流程自动化、使仿真分析环境能够向更多的用户或部门开放，包括设计工程师、分析工程师、方法专家、管理人员和供应商，允许企业充分利用与产品设计和开发相关的知识库并使它可应用于整个企业甚至供应链。除了扩展与仿真分析相关的人员广度之外，还能让不同部门共享相同数据、模型和流程以加强相互之间的交流和协同，从而改善仿真分析结果和减少工作量。最终形成企业自己的仿真知识库。
记者：CAE与实验验证什么区别?
MSC Software：高效、直观、经济和具备可重复性。可以对事故的各种可能性进行预测和评估。同时又相互依赖，CAE与实验相结合，才能使设计最为完美。

关于CAE应用
记者：您认为CAE与三维CAD工程师的定位与区别？他们如何进行合作？
MSC Software：三维CAD主要在于设计思想的三维外形表现，而CAE主要在于性能评估。对于CAE工程师来说，三维CAD所构造的模型，是进行CAE工作的模型基础；而CAE进行性能评估的结果，则是CAD进行模型改进的依据。
记者：您认为CAE工程师应具备哪些素质和专业技能?
MSC Software：CAE工程师应该具有相关产品分析的理论知识及一定的数值计算思想。对于不同领域而言，对于专业技能的要求是不同的，如有限元分析要求具有基本的力学理论知识；机械系统动力学分析则要有一定的多体动力学基础；而控制系统分析需要具有基本的控制理论基础。
记者：企业如何评估CAE的应用效果(投入产出比)？
MSC Software：企业对于CAE应用效果的评估应该从节约研发成本、节省研发时间、提高研发水平三个角度来衡量。节约研发成本主要是CAE的应用代替了部分昂贵的实验环节，节约研发时间是由CAE分析与实验所需投入时间的差异来衡量的，而提高研发水平则是由于CAE的应用使得研发流程更科学、更系统化，并且CAE可以完成实验所不能完成的部分任务。
记者：CAE软件是否具备了在我国普及应用的条件? CAE软件是否需要普及？哪些类型的企业需要CAE?
MSC Software：已经具备了在我国普及应用的条件。CAE的理念已经深入人心，而国内外的竞争也是的普及CAE成为企业提高竞争力的必要手段。目前，CAE软件还需要进一步普及。所有的希望拥有自己的创新能力，拥有自己的核心技术的企业都需要CAE。
记者：您如何看待CAE技术未来的发展方向？
MSC Software：CAE是目前最先进的研发手段之一，普及CAE将会是全球范围内的一场创新革命。CAE的发展必要朝着系统化、集成化、专业化的方向发展。CAE会逐步成为与企业信息系统、企业产品生命周期紧密结合的不可或缺的重要一环。

关于CAE技术
记者：企业在CAE应用过程中，也提出了"协同"的需求，请问企业在实施“协同仿真”的过程中将面临哪些问题？如何克服？企业应好哪些基础准备工作
MSC Software：
    企业在实施“协同仿真”过程中主要面临的问题以及需要做好的基础准备工作包括：企业现有的CAE技术力量和CAE应用的成熟度是否达到或具备协同仿真的要求，一般而言，CAE技术在企业产品开发过程中应起到重要的作用，CAE相关专业具备较强的技术力量，CAE应用的成熟度较高，具有成熟和标准化的分析流程，这是实施企业协同仿真平台的先决条件；
    其次，企业CAE相关的软硬件资源应当达到协同仿真的实施要求。软件资源主要包括CAE应用软件和CAE平台软件，以及数据库系统和网络架构等；硬件资源主要是与应用软件和平台软件配套的硬件设施，如计算服务器、数据库服务器、文件存储服务器等。

记者：CAE领域的软件架构是否达到了多学科仿真技术集大成的条件？
MSC Software：CAE领域软件的一个重要特点就是百家争鸣，经过多年的发展和应用，出现了很多具有各自特点的工程软件。工程问题本身就是复杂而多样的，为解决不同工程问题出现的CAE软件也表现为异构的特征。
工程问题的复杂化要求出现能够更加精确分析多学科耦合问题的多学科仿真技术，多学科仿真技术的实施需具备以下条件：
    首先，CAE业界应当有企业具备多学科技术的开发和实施能力。近年来CAE业界一个大的发展趋势是并购和整合，目前已经出现了几家各自拥有不同学科和专业解决方案的CAE厂商，并且都在开展多学科求解器整合的工作，技术的融合是今后的发展方向。
    其次，不同学科的软件和求解方案，要整合到一起必须在软件架构层面进行集成。典型的集成的方式如MSC公司的MD Nastran，它通过SCA技术将传统的MSC Nastran和Marc、LS-Dyan、Dytran和Actron等求解器进行整合，大大扩充了求解多学科问题的能力，可以进行隐式－显式－隐式等链式分析，还增强了求解噪声振动和流固耦合方面的功能。
总体来看，目前CAE领域已经具备多学科集成的条件，今后的总体发展趋势是整合与集成。

记者：多学科仿真采用同一模型的日子还有多远？
MSC Software：多学科仿真一方面要在求解器的架构上进行整合和集成，另一方面就是要实现采用统一数据模型进行多学科求解。
采用统一数据模型进行多学科求解的好处一是实现真正的多学科耦合，二是加强模型的重用，减少在进行多学科分析时的重复建模工作。MSC公司的MD Nastran即采用这一理念，在进行显式、隐式或多体动力学分析时，均采用统一模型中的数据，目前已经初步实现该目标。在未来一到两年，MD Nastran新版本将在统一数据模型功能上进一步进行完善。

记者：仿真数据管理模块与PDM的工作流模块是否功能重复？
MSC Software：仿真数据管理平台与PDM系统的工作流不重复。PDM系统中的工作流主要包含的是产品设计过程，而仿真数据管理平台的工作流主要包含的是分析过程，一般而言，分析过程比产品设计流程要更加复杂，这是由仿真流程本身的特点决定的。仿真流程中的数据之间不是简单的层级结构，而是互相关联互为上下文关系的错综复杂的网状结构，而且数据和文件格式比设计流程也更为复杂。

记者：CAE网格划分技术最新进展？
MSC Software：CAE网格划分技术的发展方向是网格划分的自动化和智能化，减少人工干预，节省人力资源。众所周知，有限元分析的一大难题就是网格划分，传统软件中网格划分主要依靠手工完成，在几何清理和网格划分尤其是一些局部问题的处理上耗费的时间很多，这限制了有限元分析的效率。近几年MSC公司着重在网格自动划分技术上下功夫，逐步发展出自动几何清理、自动网格划分技术，如对板壳杆梁类结构可采用Minimal Mesh技术自动划分并能够保证节点的一致性。此外，通过与SimXpert的模板技术结合，对几何模型可自动判断和识别对象类型及属性信息等，实现网格划分的智能化，这些新技术大大提高了网格划分的质量和效率。

记者：如何判断多个仿真结果中的最优方案？
MSC Software：对仿真结果的判断与评价指标、评价方法有关。对一项仿真分析，需要从建模方法、模型质量、计算结果等多方面综合评价。建模方法方面主要是分析者所采用的方法应当规范，对模型和计算条件的简化假设应当如实反应真实条件；模型质量主要体现在网格质量等方面；而对计算结果应当采用所关心的评价指标进行评价，如应力、应变等。总体来讲，仿真结果的评价是一项较为复杂并且依赖分析经验的工程。
    目前仿真结果评价方面已经出现自动化技术，如MSC公司的SimXpert。通过模板技术，可以集成事先指定的模型质量和计算结果方面的评价指标，对模型和计算结果进行自动判断，各种评价指标的判断结果能够反应在分析报告中。这项技术对提高CAE分析的效率和对产品设计的指导意义具有重要价值。