走出CAE仿真的誤區(qū)——瓶頸與突破

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CAE仿真工具應(yīng)用在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計流程中的前置，這個話題被業(yè)界的“仿真驅(qū)動設(shè)計創(chuàng)新”所替代，也更恰當?shù)孛枋隽薈AE仿真的創(chuàng)新作用。但是，產(chǎn)業(yè)界如何恰當?shù)叵蛴脩舳藢?dǎo)入這樣的CAE仿真概念，始終沒有突破。在此次問卷調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析過程中，更加凸顯出“仿真驅(qū)動創(chuàng)新”在用戶端的“盲區(qū)”�！　�ENI經(jīng)濟和信息化傳媒對創(chuàng)新型制造企業(yè)的一項調(diào)查，傳媒總編江彥對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析后認為：目前我國制造業(yè)企業(yè)CAE仿真創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用深度和成熟度依然較低，仍然處于多學(xué)科仿真應(yīng)用的初級階段，依然停留在“規(guī)定動作”使用階段，也即設(shè)計驗證的仿真應(yīng)用階段，尚未進入“創(chuàng)新動作”的深化應(yīng)用范疇，即優(yōu)化、可靠性分析和數(shù)據(jù)及流程管理階段。與此觀點相呼應(yīng)，在CAE業(yè)界一直有一個讓人尷尬的數(shù)字30%，也即我國企業(yè)CAE應(yīng)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(yīng)用的突破點?

$ s* Q( r8 c: e+ n4 K4 k5 N6 P問卷調(diào)查顯示出，“多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化”、“仿真數(shù)據(jù)和流程管理”以及“可靠性分析”這三項在企業(yè)用戶的關(guān)注度很低，分別為：9.34%、6.04%、6.04%。最高的一項“多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化”也不足10%。

& P0 n* M/ M8 _; |　　多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化，工業(yè)品和用戶產(chǎn)品設(shè)計，優(yōu)化是至關(guān)重要的，因此，多學(xué)科優(yōu)化是用戶未來技術(shù)應(yīng)用的必然趨勢。多學(xué)科仿真指標之間形成的制約性必然要求優(yōu)化和指標平衡點。預(yù)計在未來3~5年內(nèi)，當用戶多學(xué)科仿真應(yīng)用水平提高后，多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化將成為仿真技術(shù)一大應(yīng)用亮點。業(yè)界有廠商提出“仿真驅(qū)動設(shè)計”也即傳遞出“優(yōu)化”結(jié)果的目的性、重要性和應(yīng)用趨勢。而目前用戶依然處于驗證設(shè)計的CAE應(yīng)用階段，而非創(chuàng)新型設(shè)計。

　　可靠性分析，目前用戶仿真分析更多的是基于設(shè)計本身的“定量”分析，但是，設(shè)計后的加工過程中的誤差如何在產(chǎn)品設(shè)計階段給予“考慮”等各種產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性，即產(chǎn)品可靠性分析。當仿真發(fā)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(jié)果的可靠性;產(chǎn)品的可靠性分析兩方面，而前者又涉及到仿真流程和數(shù)據(jù)管理。
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　　仿真數(shù)據(jù)和流程管理，當用戶仿真工作增加、當仿真成為設(shè)計手段后，流程和數(shù)據(jù)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(xiàn)管理。
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　　我國制造企業(yè)CAE仿真需要提高上述三項的技術(shù)應(yīng)用認知度，強化技術(shù)能力，并提高應(yīng)用的成效。
" p% A! |7 \( w5 b/ ?　　與此相關(guān)，提高企業(yè)管理者、工程技術(shù)人員對研發(fā)流程及仿真技術(shù)管理意識的提高勢在必行，同時，基于多學(xué)科仿真的技術(shù)要求在專業(yè)仿真人才基礎(chǔ)上而培養(yǎng)和儲備跨學(xué)科的仿真創(chuàng)新人才更是迫在眉睫。
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　　并且，產(chǎn)業(yè)界軟件提供商如何在提供不同專業(yè)仿真工具的同時以企業(yè)研發(fā)流程和仿真流程為基礎(chǔ)提供仿真管理和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計仿真數(shù)據(jù)的無縫傳遞和有效集成，也考驗著仿真技術(shù)提供商不斷滿足用戶需求的程度和對市場的響應(yīng)。
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) \0 o5 {( s3 r; D+ U　　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(wǎng)格生成技術(shù)”等基礎(chǔ)性技術(shù)應(yīng)用之上，強化以仿真驅(qū)動設(shè)計、仿真流程管理為前提的創(chuàng)新。
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9 t, l; p3 W9 p; s“平臺”是我國近年來信息化技術(shù)提升和市場升溫的一種體現(xiàn)，同時也是工具應(yīng)用后用戶端的一種需求。
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　　問卷調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在幾大構(gòu)成CAE仿真平臺技術(shù)中“最受企業(yè)關(guān)注的CAE平臺技術(shù)”的調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果也顯示，與“多學(xué)科聯(lián)合仿真”(41.46%)、“分布式仿真計算”(24.39%)兩項比較，“仿真數(shù)據(jù)管理”(14.63%)和“仿真流程管理”(19.51%)在企業(yè)依然是弱項。由此，企業(yè)難以達成CAE仿真技術(shù)應(yīng)用的深度和應(yīng)用成效。特別是當企業(yè)十分關(guān)注的CAE仿真平臺技術(shù)來臨時，缺乏數(shù)據(jù)和流程的管理，將使得平臺的應(yīng)用缺乏技術(shù)基礎(chǔ)和積淀，而無法達成集成、高效、標準化等技術(shù)和應(yīng)用的要求。

$ Q" }, W7 j- V　　仿真流程管理、仿真數(shù)據(jù)管理剛剛進入一些企業(yè)技術(shù)管理層的關(guān)注視野和認知初級階段。而流程管控和數(shù)據(jù)管理的需求是在大量仿真積淀基礎(chǔ)上的用戶需求，但同時，有了相應(yīng)的積累而沒有上升為“管理”，也很難呼應(yīng)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的要求而可能貽誤戰(zhàn)機。
$ w: L7 ?7 z7 t" c2 W0 K* E5 u3 g　　我國制造業(yè)管理者在設(shè)計部門仿真應(yīng)用后，會更關(guān)注仿真數(shù)據(jù)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(chuàng)新設(shè)計。管理層對仿真過程實現(xiàn)管理成為必須和必然。

　以往用戶更關(guān)注結(jié)構(gòu)、流體、電磁幾大獨立學(xué)科和仿真。隨著用戶應(yīng)用和市場的成熟，逐漸地用戶開始關(guān)注將幾大學(xué)科發(fā)展的聯(lián)合：首先，用戶在單一學(xué)科仿真已經(jīng)積累了經(jīng)驗;其二，單一學(xué)科仿真已經(jīng)不能完全解決用戶的問題，且工業(yè)品屬于多學(xué)科問題;第三，仿真產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域越來越多的廠商在經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)、流體、電磁單一學(xué)科仿真過程后，逐步提供多學(xué)科的技術(shù)和軟件產(chǎn)品。在向多學(xué)科聯(lián)合仿真技術(shù)和產(chǎn)品的同時，不斷滿足工業(yè)化要求和用戶需求。

　　同時，計算機從單臺向多臺、向云計算發(fā)展，整合更多的資源滿足高性能技術(shù)和仿真的應(yīng)用，而分布式仿真是其發(fā)展的過程和趨勢。同時，多學(xué)科仿真的需求必然對分布式仿真計算技術(shù)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(fā)展的必然趨勢。

5 y8 d( ^, d+ j" d　　當用戶仿真應(yīng)用發(fā)展到一定階段，必然會提出流程管理的需求。仿真任務(wù)下達、分發(fā)、反饋、審核返回等構(gòu)成的創(chuàng)新流程，也包括仿真的工作要求、需求、標準、規(guī)范等，流程的管理內(nèi)涵和需求已經(jīng)超越了業(yè)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(guān)注適合本企業(yè)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(yè)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(shù)要求。

　　仿真分析計算必然積累大量的數(shù)據(jù)，包括多學(xué)科仿真數(shù)據(jù)、聯(lián)合仿真數(shù)據(jù)、仿真管理數(shù)據(jù)、仿真上下游的數(shù)據(jù)等。企業(yè)仿真部門對數(shù)據(jù)集成、管理、數(shù)據(jù)重用有一定的需求。與CAD設(shè)計數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM相類似，仿真數(shù)據(jù)管理需求已經(jīng)非常迫切，相應(yīng)的，業(yè)界也為用戶提供了仿真數(shù)據(jù)管理工具。

( p; g$ B* [  \1 s( ^6 H　　NEI經(jīng)濟和信息化傳媒的調(diào)查研究分析數(shù)據(jù)顯示，上述用戶關(guān)注度排序結(jié)果與我國企業(yè)仿真應(yīng)用的發(fā)展階段和現(xiàn)狀息息相關(guān)，也非常符合企業(yè)信息化發(fā)展的規(guī)律。企業(yè)仿真從單一學(xué)科、多學(xué)科、高性能計算、流程管控和數(shù)據(jù)管理是一個閉環(huán)的和循環(huán)往復(fù)上升的技術(shù)應(yīng)用趨勢。
) T" f2 d6 Q9 m% a% [, J3 X　　由點及線到面的技術(shù)路徑，由仿真工具應(yīng)用到平臺系統(tǒng)需求，調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)揭示了制造業(yè)用戶仿真技術(shù)應(yīng)用發(fā)展路徑，更為尚未進入和剛剛開始仿真應(yīng)用的用戶提供了比較科學(xué)的導(dǎo)向性技術(shù)路徑和信息化選型規(guī)劃思路。

此外，企業(yè)仿真工具應(yīng)用遇到的困難和問題，以及最受企業(yè)關(guān)注的仿真應(yīng)用成效如圖所示。數(shù)據(jù)顯示，對于企業(yè)協(xié)同研發(fā)而言“仿真經(jīng)驗與知識”的匱乏及其信息化是首要難題，而能夠通過系統(tǒng)“建立仿真分析標準”則成為企業(yè)協(xié)同研發(fā)信息化取得成效的關(guān)鍵。
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& z5 z  u( c7 J$ a" Y: n+ x% d　　從設(shè)計驗證到產(chǎn)品創(chuàng)新是中國制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品高端化、知識化、綠色化和服務(wù)化、走向全球制造價值鏈高端的必由之路。

堅守本心

嗯，眼光很獨到------

michelfei

根據(jù)lz帖子的意思，是不是就是說目前CAE的應(yīng)用在深度和廣度上的拓展和隨之而來的數(shù)據(jù)和流程管理問題會成為瓶頸？

跪唱征服

很不錯的帖子！

seagullozc

值得思考