技術(shù)的“深入”與應(yīng)用的“淺出”

齊鍵

仿真技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)有超過50年的歷史了。軟硬件技術(shù)的飛速革新把仿真的速度、精度與穩(wěn)定性不斷推到新的高度。而人們對(duì)仿真認(rèn)知的加深也促使仿真應(yīng)用的領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)大，讓仿真從航天工業(yè)專屬的“神壇”上一步步地走下來，走進(jìn)了船舶汽車工業(yè)，走進(jìn)了通用機(jī)械制造，走進(jìn)了每個(gè)普通人手里的消費(fèi)電子產(chǎn)品。越來越多的企業(yè)開始接觸仿真技術(shù)和應(yīng)用仿真技術(shù)，甚至把仿真技術(shù)作為自己的核心競爭力。隨著應(yīng)用的深化，企業(yè)對(duì)仿真技術(shù)提出了更多的要求。基于軟件的功能增加和性能提升已經(jīng)不能滿足用戶日益復(fù)雜化的需求，企業(yè)需要在更深層的系統(tǒng)和更廣泛的領(lǐng)域中，讓更多的工程師應(yīng)用仿真技術(shù)，用好仿真技術(shù)。用戶的需求就是技術(shù)變革的動(dòng)力，建立系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)，結(jié)合新技術(shù)增強(qiáng)仿真能力，擴(kuò)展新領(lǐng)域以及仿真技術(shù)普及化的理念在CAE業(yè)界持續(xù)升溫。

2015年6月16日-19日，“2015 ANSYS中國技術(shù)大會(huì)”在深圳、上海、北京三地分別舉行。ANSYS公司與其中國合作伙伴安世亞太攜手，共同為近2000名ANSYS中國用戶、技術(shù)精英、工程專家及學(xué)者呈現(xiàn)了這場(chǎng)以“智·匯”為主題的技術(shù)盛會(huì)。

仿真平臺(tái)建設(shè)：持續(xù)深化的系統(tǒng)級(jí)仿真

對(duì)于一個(gè)普通工程師來說，單一仿真軟件可能比仿真平臺(tái)更實(shí)用。而對(duì)于一個(gè)需要多元化應(yīng)用仿真軟件的企業(yè)來說，仿真平臺(tái)的意義就遠(yuǎn)不止于“n個(gè)工程師”+“n個(gè)仿真軟件”了。

“多年來，ANSYS一直致力于為用戶提供一個(gè)通用的，面向用戶的仿真工作平臺(tái)，幫助企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中充分發(fā)揮仿真的力量?！盇NSYS公司亞太區(qū)運(yùn)營副總裁Tom Kindermans在“2015 ANSYS中國技術(shù)大會(huì)”的主題演講中這樣介紹ANSYS的仿真平臺(tái)理念。

ANSYS7.0版本推出的ANSYS WorkbenchEnviromnent（AWE）試用版是ANSYS仿真平臺(tái)的雛形，后續(xù)不斷開發(fā)的ANSYS Workbench則正在將這一理念落實(shí)到企業(yè)中去。仿真平臺(tái)是基于大量仿真數(shù)據(jù)建立的協(xié)作平臺(tái)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)測(cè)性研究，并基于仿真結(jié)果協(xié)調(diào)采購、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，甚至銷售部門的工作。同時(shí)，這樣的基于系統(tǒng)的仿真還可以幫助設(shè)計(jì)部門在產(chǎn)品的早期架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中權(quán)衡各項(xiàng)指標(biāo)。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，基于仿真平臺(tái)的嵌入式控制算法設(shè)計(jì)、調(diào)整以及虛擬集成的軟件平臺(tái)，可以更好地兼容多元化的設(shè)計(jì)與仿真軟件，快速、無縫地銜接設(shè)計(jì)與優(yōu)化。針對(duì)系統(tǒng)的仿真還能以系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)，完成系統(tǒng)校驗(yàn)與系統(tǒng)驗(yàn)證，把產(chǎn)品的部件分析與整體分析有機(jī)地統(tǒng)一在一起。針對(duì)系統(tǒng)的仿真不僅可以在設(shè)計(jì)中提高優(yōu)化效率，還可以在設(shè)計(jì)過程后期完成魯棒性驗(yàn)證，提高產(chǎn)品的整體穩(wěn)定性。

Tom Kindermans說：“仿真工作平臺(tái)的主要作用可以概括為整合工具、整合數(shù)據(jù)、聯(lián)合部門和定制平臺(tái)四個(gè)方面?！盇NSYS的仿真工作平臺(tái)非常開放，可以整合企業(yè)中能夠應(yīng)用到的幾乎所有仿真工具。工具的多樣化，直接導(dǎo)致了數(shù)據(jù)格式的不統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)量巨大的仿真分析工作中，仿真工作平臺(tái)的另一個(gè)重要工作就是整合數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性，唯一性。仿真工具與仿真數(shù)據(jù)的整合將部門間的高效協(xié)作變成了可能，通過仿真工作平臺(tái)，建立多人、跨部門、跨地區(qū)的仿真協(xié)同工作組，把不同項(xiàng)目、不同部門、不同地區(qū)甚至不同國家的工作人員連接在一起，實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)的系統(tǒng)級(jí)仿真。與此同時(shí)，在ANSYS的仿真工作平臺(tái)中，用戶還可以對(duì)平臺(tái)的功能進(jìn)行全面的定制化。ANSYS為用戶提供了一款平臺(tái)開發(fā)工具——ACT。利用這款工具，用戶可以基于ANSYS的系統(tǒng)定制符合自身行業(yè)特點(diǎn)的功能，滿足更多企業(yè)的多樣化需求。

新技術(shù)與新領(lǐng)域：從縱向深入到橫向擴(kuò)展

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與仿真行業(yè)的關(guān)系正日趨緊密，2015年6月8日，ANSYS正式收購了大數(shù)據(jù)分析技術(shù)供應(yīng)商GearDesign Solutions（以下簡稱Gear）。Gear的主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域就是大數(shù)據(jù)平臺(tái)，其系統(tǒng)能在通用計(jì)算架構(gòu)中彈性擴(kuò)展，并提供快速反饋，這對(duì)ANSYS在新一代半導(dǎo)體和電子系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的意義?！耙恢币詠?，我們的仿真流程中都存在著一些分析不到的數(shù)據(jù)，我們稱之為‘暗數(shù)據(jù)，或者‘睡眠數(shù)據(jù)。ANSYS平臺(tái)與Gear技術(shù)的整合為更好地分析利用‘暗數(shù)據(jù)提供了支持。”TomKindermans介紹說。

物聯(lián)網(wǎng)是近年來ANSYS最為重視的新興領(lǐng)域，ANSYS認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)概念的發(fā)展勢(shì)必會(huì)給制造業(yè)帶來一場(chǎng)重大的變革，而這場(chǎng)變革也給ANSYS帶來了一次機(jī)遇。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程非常復(fù)雜，需要大量的元件支持，其中涉及天線、傳感器、電池、能量傳導(dǎo)以及軟件等多個(gè)領(lǐng)域，在這些元件的制造與配合過程中，對(duì)各元件的單獨(dú)分析以及對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)仿真必不可少。Tom Kindermans說：“物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于ANSYS來說有著非常重要的戰(zhàn)略意義，我們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)的各個(gè)元件分析和建設(shè)過程分析領(lǐng)域都有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，例如在天線制造行業(yè)、能源仿真行業(yè)、結(jié)構(gòu)仿真行業(yè)以及嵌入式軟件行業(yè)都有深厚的基礎(chǔ)，ANSYS將在物聯(lián)網(wǎng)仿真領(lǐng)域持續(xù)投入，在物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代搶先一步?！?/p>

仿真技術(shù)普及化：從六分之一到六分之六

仿真是一門一出生就被貼上了“復(fù)雜”標(biāo)簽的技術(shù)。2015年，ANSYS對(duì)全球的工程師展開了一次仿真應(yīng)用調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，全球范圍內(nèi)，仿真分析軟件的應(yīng)用率是六分之一，也就是說，全球每6名工程師中只有1人可以使用仿真技術(shù)來優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)?；谶@項(xiàng)調(diào)查，ANSYS提出了對(duì)于仿真技術(shù)普及化的愿景：在2020年以前，讓全世界每一位工程師都能夠使用仿真技術(shù)。同時(shí)，ANSYS也將這個(gè)讓每位工程師都能使用仿真技術(shù)的想法視為未來產(chǎn)品持續(xù)增長的支柱。

那么如何做到從六分之一到六分之六呢？我們先從全球角度來看，ANSYS認(rèn)為硬件技術(shù)的飛速發(fā)展是實(shí)現(xiàn)這一愿景的先決條件，而ANSYS公司對(duì)于軟件研發(fā)的投入也從相當(dāng)程度上提高了軟件普及的速度。ANSYS每年將總收入的17%投入到研發(fā)部門，根據(jù)用戶提出的需求，開發(fā)出更多更能滿足用戶仿真需求的功能。ANSYS還通過與各地合作伙伴合作開展一系列的CAE教學(xué)培訓(xùn)等活動(dòng)推廣CAE技術(shù)。同時(shí)，ANSYS與全球多所大學(xué)展開了積極的合作，包括學(xué)術(shù)合作和大學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃。

中國本土的情況則與全球有很大差別。首先，中國工程師在仿真應(yīng)用方面與國外有本質(zhì)的差別，很多中國企業(yè)中的仿真工作并不是由設(shè)計(jì)工程師負(fù)責(zé)，而是由專門的仿真工程師來做的。對(duì)于這部分沒有接觸過或是接觸仿真時(shí)間不長的工程師，AN-SYS將提供基于行業(yè)的最佳實(shí)踐，以指導(dǎo)企業(yè)更快地把仿真用起來。ANSYS大中華區(qū)總經(jīng)理孫志偉介紹說：“ANSYS在產(chǎn)品中建立了大量基于行業(yè)最佳實(shí)踐的應(yīng)用模板，其中包含了多種實(shí)用的應(yīng)用流程和數(shù)據(jù)信息，我們以預(yù)制件的形式將這些行業(yè)經(jīng)驗(yàn)推送到用戶手中，大大降低了軟件的使用難度，幫助用戶更快地通過仿真實(shí)現(xiàn)價(jià)值。”

另外，中國的仿真市場(chǎng)也比較復(fù)雜，中國的制造業(yè)發(fā)展水平失衡，設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)力量兩極分化非常嚴(yán)重，很多零部件制造企業(yè)的仿真應(yīng)用水平非常低，甚至不知仿真為何物。而在航空航天領(lǐng)域，則是另一個(gè)極端，不僅應(yīng)用廣，而且需求大。安世亞太科技股份有限公司副總裁徐劫勇說：“在這樣的情況下，我們就需要區(qū)別對(duì)待這兩種情況，對(duì)于仿真應(yīng)用水平較好的企業(yè)，我們要向他們推廣我們的仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)、一體化的仿真流程，在每一個(gè)工程師中推廣仿真技術(shù)。而對(duì)于仿真應(yīng)用水平較差的企業(yè)，我們就基于ANSYS提供的仿真產(chǎn)品，為他們建立最簡單易用的定制化模塊?！?/p>

Tom Kindermans說：“我認(rèn)為中國推廣仿真技術(shù)的速度很可能會(huì)大于全球。今天的中國，從政府到企業(yè)都在推動(dòng)創(chuàng)新，推動(dòng)‘中國制造走向‘中國創(chuàng)造，這股力量可以在全世界任何一個(gè)地方感受到。我深深地相信，在未來的10年中，中國將會(huì)成為世界的創(chuàng)新中心，而仿真也將在中國制造業(yè)的創(chuàng)新之路上扮演非常重要的角色?！?/p>

記者手記

傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)流程被稱為“線性”流程，通常是一遍遍地從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤再回頭修改。而整合了仿真平臺(tái)以后，則實(shí)現(xiàn)了邊設(shè)計(jì)邊優(yōu)化的新流程，使研發(fā)流程提高了一個(gè)緯度，變得更加“立體”。整合仿真平臺(tái)既可以使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)很好地銜接，又能夠?qū)崿F(xiàn)整體協(xié)作，完成更大規(guī)模，更系統(tǒng)化的產(chǎn)品仿真，無疑是整合設(shè)計(jì)力量，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率的好方法。

仿真平臺(tái)是全面建設(shè)企業(yè)信息化平臺(tái)的重要一步。在未來，企業(yè)應(yīng)該基于設(shè)計(jì)平臺(tái)、仿真平臺(tái)，建立更加全面的智能化平臺(tái)，不僅實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)流程和仿真流程的立體化，更要將采購配料、生產(chǎn)加工、分銷售后甚至是消費(fèi)者的意見反饋等環(huán)節(jié)都整合到平臺(tái)中。讓信息技術(shù)深入滲透到企業(yè)的每個(gè)角落，讓淺顯易懂的應(yīng)用可以幫助到企業(yè)中的每個(gè)員工。在企業(yè)的全部信息化流程中實(shí)現(xiàn)立體化，智能化，高效化。