[abaqus] 走出CAE仿真的誤區——瓶頸與突破

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發表于 2013-6-5 20:53:55 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

CAE仿真工具應用在企業產品設計流程中的前置，這個話題被業界的“仿真驅動設計創新”所替代，也更恰當地描述了CAE仿真的創新作用。但是，產業界如何恰當地向用戶端導入這樣的CAE仿真概念，始終沒有突破。在此次問卷調查數據統計分析過程中，更加凸顯出“仿真驅動創新”在用戶端的“盲區”。　　ENI經濟和信息化傳媒對創新型制造企業的一項調查，傳媒總編江彥對統計數據進行分析后認為：目前我國制造業企業CAE仿真創新技術應用深度和成熟度依然較低，仍然處于多學科仿真應用的初級階段，依然停留在“規定動作”使用階段，也即設計驗證的仿真應用階段，尚未進入“創新動作”的深化應用范疇，即優化、可靠性分析和數據及流程管理階段。與此觀點相呼應，在CAE業界一直有一個讓人尷尬的數字30%，也即我國企業CAE應用僅僅達到不足30%的程度。問題是，瓶頸在哪里?誰又能給出“增長點”和應用的突破點?

問卷調查顯示出，“多學科系統優化”、“仿真數據和流程管理”以及“可靠性分析”這三項在企業用戶的關注度很低，分別為：9.34%、6.04%、6.04%。最高的一項“多學科系統優化”也不足10%。

　　多學科系統優化，工業品和用戶產品設計，優化是至關重要的，因此，多學科優化是用戶未來技術應用的必然趨勢。多學科仿真指標之間形成的制約性必然要求優化和指標平衡點。預計在未來3~5年內，當用戶多學科仿真應用水平提高后，多學科系統優化將成為仿真技術一大應用亮點。業界有廠商提出“仿真驅動設計”也即傳遞出“優化”結果的目的性、重要性和應用趨勢。而目前用戶依然處于驗證設計的CAE應用階段，而非創新型設計。

　　可靠性分析，目前用戶仿真分析更多的是基于設計本身的“定量”分析，但是，設計后的加工過程中的誤差如何在產品設計階段給予“考慮”等各種產品質量與可靠性，即產品可靠性分析。當仿真發展到充分階段，仿真的可靠性分析將成為必然需求。同時，可靠性分析又分為仿真結果的可靠性;產品的可靠性分析兩方面，而前者又涉及到仿真流程和數據管理。

　　仿真數據和流程管理，當用戶仿真工作增加、當仿真成為設計手段后，流程和數據管理成為必然。如前文所述，總之，管理層希望對仿真過程實現管理。

　　我國制造企業CAE仿真需要提高上述三項的技術應用認知度，強化技術能力，并提高應用的成效。
　　與此相關，提高企業管理者、工程技術人員對研發流程及仿真技術管理意識的提高勢在必行，同時，基于多學科仿真的技術要求在專業仿真人才基礎上而培養和儲備跨學科的仿真創新人才更是迫在眉睫。

　　并且，產業界軟件提供商如何在提供不同專業仿真工具的同時以企業研發流程和仿真流程為基礎提供仿真管理和數據管理系統，實現創新設計仿真數據的無縫傳遞和有效集成，也考驗著仿真技術提供商不斷滿足用戶需求的程度和對市場的響應。

　　在“多物理場耦合、智能化CAD/CAE集成、高性能計算及云計算、有限元網格生成技術”等基礎性技術應用之上，強化以仿真驅動設計、仿真流程管理為前提的創新。

“平臺”是我國近年來信息化技術提升和市場升溫的一種體現，同時也是工具應用后用戶端的一種需求。

　　問卷調查統計數據顯示，在幾大構成CAE仿真平臺技術中“最受企業關注的CAE平臺技術”的調查數據統計結果也顯示，與“多學科聯合仿真”(41.46%)、“分布式仿真計算”(24.39%)兩項比較，“仿真數據管理”(14.63%)和“仿真流程管理”(19.51%)在企業依然是弱項。由此，企業難以達成CAE仿真技術應用的深度和應用成效。特別是當企業十分關注的CAE仿真平臺技術來臨時，缺乏數據和流程的管理，將使得平臺的應用缺乏技術基礎和積淀，而無法達成集成、高效、標準化等技術和應用的要求。

　　仿真流程管理、仿真數據管理剛剛進入一些企業技術管理層的關注視野和認知初級階段。而流程管控和數據管理的需求是在大量仿真積淀基礎上的用戶需求，但同時，有了相應的積累而沒有上升為“管理”，也很難呼應企業產品創新的要求而可能貽誤戰機。
　　我國制造業管理者在設計部門仿真應用后，會更關注仿真數據和流程管理，以確保仿真過程通過流程的管理而取得實效，并可控、可管理，形成真正意義上的創新設計。管理層對仿真過程實現管理成為必須和必然。

　以往用戶更關注結構、流體、電磁幾大獨立學科和仿真。隨著用戶應用和市場的成熟，逐漸地用戶開始關注將幾大學科發展的聯合：首先，用戶在單一學科仿真已經積累了經驗;其二，單一學科仿真已經不能完全解決用戶的問題，且工業品屬于多學科問題;第三，仿真產業領域越來越多的廠商在經歷了結構、流體、電磁單一學科仿真過程后，逐步提供多學科的技術和軟件產品。在向多學科聯合仿真技術和產品的同時，不斷滿足工業化要求和用戶需求。

　　同時，計算機從單臺向多臺、向云計算發展，整合更多的資源滿足高性能技術和仿真的應用，而分布式仿真是其發展的過程和趨勢。同時，多學科仿真的需求必然對分布式仿真計算技術提出了支撐的要求。分布式仿真必然將成為云計算的一部分，反之亦然，云計算更是分布式仿真深入發展的必然趨勢。

　　當用戶仿真應用發展到一定階段，必然會提出流程管理的需求。仿真任務下達、分發、反饋、審核返回等構成的創新流程，也包括仿真的工作要求、需求、標準、規范等，流程的管理內涵和需求已經超越了業界廠商所能夠提供的軟件支持和固化的流程管理，因此，用戶更關注適合本企業的流程和管理。因此，從“管理”的角度，管理者對仿真流程的“非專業化”可控、可視、可管理的需求對仿真流程管理又提出了更高的技術要求。

　　仿真分析計算必然積累大量的數據，包括多學科仿真數據、聯合仿真數據、仿真管理數據、仿真上下游的數據等。企業仿真部門對數據集成、管理、數據重用有一定的需求。與CAD設計數據管理系統PDM相類似，仿真數據管理需求已經非常迫切，相應的，業界也為用戶提供了仿真數據管理工具。

　　NEI經濟和信息化傳媒的調查研究分析數據顯示，上述用戶關注度排序結果與我國企業仿真應用的發展階段和現狀息息相關，也非常符合企業信息化發展的規律。企業仿真從單一學科、多學科、高性能計算、流程管控和數據管理是一個閉環的和循環往復上升的技術應用趨勢。
　　由點及線到面的技術路徑，由仿真工具應用到平臺系統需求，調查統計數據揭示了制造業用戶仿真技術應用發展路徑，更為尚未進入和剛剛開始仿真應用的用戶提供了比較科學的導向性技術路徑和信息化選型規劃思路。

此外，企業仿真工具應用遇到的困難和問題，以及最受企業關注的仿真應用成效如圖所示。數據顯示，對于企業協同研發而言“仿真經驗與知識”的匱乏及其信息化是首要難題，而能夠通過系統“建立仿真分析標準”則成為企業協同研發信息化取得成效的關鍵。

　　從設計驗證到產品創新是中國制造業實現產品高端化、知識化、綠色化和服務化、走向全球制造價值鏈高端的必由之路。