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仿真进化推动工业革命

—— 数字化制造与数字双胞胎

2016/12/22    来源:e-works    作者:ANSYS袁勇  e-works整理      
关键字:仿真  数字化制造  数字双胞胎  
我们正处于快速改变的商业环境,仿真技术是整个工业革命的一个基础,在未来将会有更多的机会,未来会将仿真推动到制造和运行这个阶段,贯穿产品的整个生命周期。

ANSYS仿真平台进化战略

    2015年ANSYS公司推出了AIM软件产品——在沉浸式用户环境中,可以实现多物理场仿真,使用非常简便。今年8月份中国用户大会上,做了一个尝试,对所有没有用过软件的工程师进行半个小时的培训后,他们就可以上手进行操作,完成实际的案例作业。AIM能够提供结构仿真,流体仿真,热仿真,还有电磁波仿真,在AIM软件环境里,将多物理场仿真变得非常简单。即使你从来没有接触过仿真,掌握AIM软件也只需要很短的时间,AIM把仿真软件使用难度进一步降低,软件里内置了很多模板,并将很多工程经验固化在里面,不需要懂算法以及求解的原理,只需要掌握软件的基本操作。当然,AIM的功能还不像ANSYS Workbench那么强大和全面,因为其定位就是把仿真工作层次化,仿真专家用更专业强大的工具,他们解决复杂的问题,并定制一些仿真标准,而更多的人是用更简便的工具,用专家的经验解决设计中的一些问题,这就是AIM的价值所在,它把仿真扩展到整个设计里面每一个工程师,让使用门槛进一步降低。

    但ANSYS并不是简单推出这样一个软件,我们也在进行仿真平台的战略化部署,我们有这样一个很大的愿景,如图4,横轴代表整个产品的生命周期,纵轴代表我们所有的用户,如今的仿真市场就是开发设计阶段专门的CAE工程师使用仿真软件,未来进一步扩展,扩展到制造阶段,实现了完整的仿真驱动研发,一直涵盖了从设计到运行整个生命周期,这依赖很多关键技术,比如机器学习,数字双胞胎,也依赖于这个软件能否更易用,有更多灵活的选项,甚至包括定制化的APP。在另一个维度,仿真将扩展到相关的所有工程师。

图4 ANSYS战略愿景

图4 ANSYS战略愿景

    ANSYS具有非常全面的仿真产品,ANSYS现在覆盖产品的五个仿真基础学科:流体动力学,结构力学,电磁学,半导体、以及嵌入式软件,在这基础之上,进行多学科协同,一方面可以实现多物理场仿真,另一方面可以做整个系统的仿真。在ANSYS软件架构下,可以实现从软件到硬件,从芯片到整个执行机构完整的仿真分析,我们称为全面仿真平台。这个平台目前已经实现了,我们觉得这还不够,我们需要实现完整的工艺流程全面覆盖,包括从需求分析,需求定义到整个功能的仿真。

图5 最全面的仿真产品,可分析和优化完整系统的性能

图5 最全面的仿真产品,可分析和优化完整系统的性能

    现在有ANSYS专门的系统软件SCADE System做功能和需求的分析和定义,然后再做行为级的仿真,此仿真依赖于需求分析得到的系统建模语言来进行一些初步仿真。有了这个仿真后,我们可以定义出具体的设计指标,进行电子电气系统、三维物理结构、嵌入式软件等具体子系统与部件的设计,之后把所有的部件进行虚拟装配,实现完整的系统级虚拟原型,对整个系统进行虚拟的验证和集成,这需要把所有的仿真结合起来。最后进行测试,将仿真与真实的部件去进行交互,从而实现了整个工艺流程全面覆盖,这就是ANSYS基于模型的系统工程(MBSE,Model Based Systems Engineering)实现完整的仿真驱动产品研发(SDPD,Simulation Driven Product Development)的平台。

图6 ANSYS MBSE实现完整的SDPD

图6 ANSYS MBSE实现完整的SDPD

    下一步要做的就是把这个平台的开放性和定制化进一步扩展,连接仿真与整个工程的业务。因为各企业在应用的软件不光是ANSYS,还有其他很多软件,所以仿真平台需要更多的开放性。ANSYS推出了一个APP商店,使用者可以在商店里在线购买APP,同时还有专门的定制化工具,开发者或使用者都可以把设计流程和设计经验固化下来形成一个APP,把自动化进一步加强,输入一个参数后面就可以得到很多想要的结果,把十几步的操作用一个按钮代替,进而可以把企业的设计经验变成可以推广的一个程序去推广,挂在APP商店上进行分享或者销售。另外平台的开放性指的是和第三方工具,和外部数据有很多互通接口,另外和整个业务流程,像需求管理(RM,Requirement Management),服务生命周期管理(SLM,Service Lifecycle Management),产品生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)、应用生命周期管理(ALM, application lifecycle management)等等进行结合,形成整个业务流程的完整环境。

图7 ANSYS仿真平台:开放和可持续的架构,适应工程需求和IT战略

图7 ANSYS仿真平台:开放和可持续的架构,适应工程需求和IT战略

责任编辑:郝秋红
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