走出CAE仿真的誤區(qū)——瓶頸與突破

掃街 · 發(fā)表于 2013-6-5 20:53:55

CAE仿真工具應(yīng)用在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中的前置，這個(gè)話題被業(yè)界的“仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新”所替代，也更恰當(dāng)?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(dāng)?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(jì)分析過程中,，更加凸顯出“仿真驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新”在用戶端的“盲區(qū)”,。　　ENI經(jīng)濟(jì)和信息化傳媒對(duì)創(chuàng)新型制造企業(yè)的一項(xiàng)調(diào)查,，傳媒總編江彥對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后認(rèn)為：目前我國(guó)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(jí)階段，依然停留在“規(guī)定動(dòng)作”使用階段,，也即設(shè)計(jì)驗(yàn)證的仿真應(yīng)用階段,，尚未進(jìn)入“創(chuàng)新動(dòng)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(diǎn)相呼應(yīng)，在CAE業(yè)界一直有一個(gè)讓人尷尬的數(shù)字30%,，也即我國(guó)企業(yè)CAE應(yīng)用僅僅達(dá)到不足30%的程度,。問題是，瓶頸在哪里?誰又能給出“增長(zhǎng)點(diǎn)”和應(yīng)用的突破點(diǎn)?

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(xiàng)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(xiàng)“多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化”也不足10%,。

　　多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化,，工業(yè)品和用戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)，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(shì)。多學(xué)科仿真指標(biāo)之間形成的制約性必然要求優(yōu)化和指標(biāo)平衡點(diǎn),。預(yù)計(jì)在未來3~5年內(nèi),，當(dāng)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(diǎn),。業(yè)界有廠商提出“仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)”也即傳遞出“優(yōu)化”結(jié)果的目的性,、重要性和應(yīng)用趨勢(shì)。而目前用戶依然處于驗(yàn)證設(shè)計(jì)的CAE應(yīng)用階段,，而非創(chuàng)新型設(shè)計(jì),。

　　可靠性分析，目前用戶仿真分析更多的是基于設(shè)計(jì)本身的“定量”分析，但是,，設(shè)計(jì)后的加工過程中的誤差如何在產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(dāng)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(shí)，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,。

　　仿真數(shù)據(jù)和流程管理，當(dāng)用戶仿真工作增加,、當(dāng)仿真成為設(shè)計(jì)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(duì)仿真過程實(shí)現(xiàn)管理。

　　我國(guó)制造企業(yè)CAE仿真需要提高上述三項(xiàng)的技術(shù)應(yīng)用認(rèn)知度,，強(qiáng)化技術(shù)能力,，并提高應(yīng)用的成效。
　　與此相關(guān),，提高企業(yè)管理者,、工程技術(shù)人員對(duì)研發(fā)流程及仿真技術(shù)管理意識(shí)的提高勢(shì)在必行，同時(shí),，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(chǔ)備跨學(xué)科的仿真創(chuàng)新人才更是迫在眉睫,。

　　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(shí)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(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)仿真數(shù)據(jù)的無縫傳遞和有效集成,，也考驗(yàn)著仿真技術(shù)提供商不斷滿足用戶需求的程度和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)。

　　在“多物理場(chǎng)耦合,、智能化CAD/CAE集成、高性能計(jì)算及云計(jì)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(qiáng)化以仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、仿真流程管理為前提的創(chuàng)新,。

“平臺(tái)”是我國(guó)近年來信息化技術(shù)提升和市場(chǎng)升溫的一種體現(xiàn),，同時(shí)也是工具應(yīng)用后用戶端的一種需求。

　　問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,，在幾大構(gòu)成CAE仿真平臺(tái)技術(shù)中“最受企業(yè)關(guān)注的CAE平臺(tái)技術(shù)”的調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也顯示,，與“多學(xué)科聯(lián)合仿真”(41.46%)、“分布式仿真計(jì)算”(24.39%)兩項(xiàng)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(xiàng),。由此,，企業(yè)難以達(dá)成CAE仿真技術(shù)應(yīng)用的深度和應(yīng)用成效。特別是當(dāng)企業(yè)十分關(guān)注的CAE仿真平臺(tái)技術(shù)來臨時(shí),，缺乏數(shù)據(jù)和流程的管理,，將使得平臺(tái)的應(yīng)用缺乏技術(shù)基礎(chǔ)和積淀，而無法達(dá)成集成,、高效,、標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)和應(yīng)用的要求。

　　仿真流程管理,、仿真數(shù)據(jù)管理剛剛進(jìn)入一些企業(yè)技術(shù)管理層的關(guān)注視野和認(rèn)知初級(jí)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(shí),，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(jī)。
　　我國(guó)制造業(yè)管理者在設(shè)計(jì)部門仿真應(yīng)用后,，會(huì)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(shí)效，并可控,、可管理,，形成真正意義上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。管理層對(duì)仿真過程實(shí)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(dú)立學(xué)科和仿真,。隨著用戶應(yīng)用和市場(chǎng)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(yàn);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(shí),，不斷滿足工業(yè)化要求和用戶需求。

　　同時(shí),，計(jì)算機(jī)從單臺(tái)向多臺(tái),、向云計(jì)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(shì),。同時(shí),，多學(xué)科仿真的需求必然對(duì)分布式仿真計(jì)算技術(shù)提出了支撐的要求。分布式仿真必然將成為云計(jì)算的一部分,，反之亦然,，云計(jì)算更是分布式仿真深入發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　當(dāng)用戶仿真應(yīng)用發(fā)展到一定階段,，必然會(huì)提出流程管理的需求,。仿真任務(wù)下達(dá)、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(biāo)準(zhǔn)、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(duì)仿真流程的“非專業(yè)化”可控,、可視,、可管理的需求對(duì)仿真流程管理又提出了更高的技術(shù)要求。

　　仿真分析計(jì)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(duì)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(jì)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,。

　　NEI經(jīng)濟(jì)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(guó)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(jì)算、流程管控和數(shù)據(jù)管理是一個(gè)閉環(huán)的和循環(huán)往復(fù)上升的技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì),。
　　由點(diǎn)及線到面的技術(shù)路徑,，由仿真工具應(yīng)用到平臺(tái)系統(tǒng)需求，調(diào)查統(tǒng)計(jì)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(jìn)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(duì)于企業(yè)協(xié)同研發(fā)而言“仿真經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)”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(biāo)準(zhǔn)”則成為企業(yè)協(xié)同研發(fā)信息化取得成效的關(guān)鍵,。

　　從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到產(chǎn)品創(chuàng)新是中國(guó)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高端化、知識(shí)化,、綠色化和服務(wù)化,、走向全球制造價(jià)值鏈高端的必由之路。

堅(jiān)守本心 · 發(fā)表于 2013-6-5 21:48:43

嗯,，眼光很獨(dú)到------

michelfei · 發(fā)表于 2013-8-26 12:44:28

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(huì)成為瓶頸？

跪唱征服 · 發(fā)表于 2014-8-14 08:53:00

很不錯(cuò)的帖子,！

seagullozc · 發(fā)表于 2015-8-17 14:16:07

值得思考

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