CAE仿真已經(jīng)成為產(chǎn)品研發(fā)中必不可少的手段和工具，多學(xué)科多層級的仿真貫穿產(chǎn)品全生命周期：

圖1 仿真應(yīng)用貫穿產(chǎn)品的全生命周期

• 業(yè)務(wù)前端：仿真用于預(yù)測解決方案、捕獲商業(yè)機(jī)會

• 概念設(shè)計：仿真用于系統(tǒng)級建模與系統(tǒng)性能模擬

• 詳細(xì)設(shè)計：仿真用于零部件結(jié)構(gòu)、流體、電磁信號等專業(yè)性能分析，輔助設(shè)計迭代

• 試驗(yàn)測試：仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對驗(yàn)證仿真準(zhǔn)確性

• 生產(chǎn)制造：回彈、注塑、增材制造及裝配仿真驗(yàn)證設(shè)計的可制造性或輔助工藝改進(jìn)

仿真在產(chǎn)品研發(fā)中的重要性不可忽視，它不僅可以加速設(shè)計過程、提高產(chǎn)品品質(zhì)，還可以降低產(chǎn)品研發(fā)成本和風(fēng)險，為企業(yè)帶來持續(xù)的市場競爭優(yōu)勢。

隨著仿真活動的開展，數(shù)據(jù)大量積累，仿真業(yè)務(wù)涉及的人員日漸增多，對數(shù)據(jù)和流程進(jìn)行有效管理，同時在人員之間建立有效的協(xié)作，就顯得日益關(guān)鍵和迫切。隨著企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新中仿真的應(yīng)用實(shí)踐逐漸增長，企業(yè)仿真業(yè)務(wù)中一些共性的問題也暴露出來。

• 數(shù)據(jù)分散與管理不規(guī)范：企業(yè)內(nèi)部的仿真數(shù)據(jù)分散在不同的仿真工程師個人手中，缺乏統(tǒng)一的歸檔管理，導(dǎo)致查詢效率和數(shù)據(jù)復(fù)用率低，同時也增加了數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。

• 協(xié)同工作記錄不完整：仿真需求常常通過口頭傳達(dá)，使得協(xié)同工作的內(nèi)容難以追溯。缺乏有效的記錄和溝通方式，導(dǎo)致難以跟蹤和追溯需求輸入、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、仿真過程以及仿真結(jié)果等關(guān)聯(lián)信息。

• 仿真軟件的碎片化：企業(yè)使用的仿真軟件多而雜，不同軟件之間的信息數(shù)據(jù)接口未打通。工程師需要手動進(jìn)行數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，缺乏自動化手段來提高效率和準(zhǔn)確性。

• 缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和流程模板：當(dāng)前的仿真執(zhí)行過程依賴于個人經(jīng)驗(yàn)，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和固定的流程模板。這使得仿真結(jié)果的可復(fù)現(xiàn)性和準(zhǔn)確性受到了一定的影響。

為解決企業(yè)在仿真業(yè)務(wù)中的痛點(diǎn)，SPDM解決方案應(yīng)運(yùn)而生。

SPDM（Simulation Process and Data Management）是仿真過程和數(shù)據(jù)管理的縮寫。它是一種用于管理仿真過程和數(shù)據(jù)的集成解決方案。SPDM旨在幫助企業(yè)有效管理仿真過程中涉及的數(shù)據(jù)和相關(guān)工作流程，提高仿真數(shù)據(jù)的共享、復(fù)用和可信度，促進(jìn)跨團(tuán)隊的協(xié)同工作和知識共享。

SPDM類軟件通常具有以下幾個關(guān)鍵功能和特點(diǎn)：

SPDM是一種綜合的信息管理系統(tǒng)，致力于解決仿真過程和數(shù)據(jù)管理中的各種挑戰(zhàn)。通過有效的SPDM系統(tǒng)的應(yīng)用，企業(yè)能夠更好地管理和利用仿真數(shù)據(jù)，提高工作效率和決策質(zhì)量，推動產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)的創(chuàng)新和進(jìn)步。

在幫助某高科技電子產(chǎn)品制造企業(yè)數(shù)字化研發(fā)轉(zhuǎn)型過程中，安托作為達(dá)索系統(tǒng)鉑金合作伙伴，助力客戶成功應(yīng)用了基于達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺的SPDM解決方案。某高科技電子產(chǎn)品制造企業(yè)仿真業(yè)務(wù)部門在轉(zhuǎn)型前的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀具有如下特點(diǎn)：

下面，本文將結(jié)合此次實(shí)施案例，從仿真的數(shù)據(jù)管理、軟件集成、流程固化、業(yè)務(wù)協(xié)同等方面探討數(shù)字化技術(shù)如何助力研發(fā)部門規(guī)范仿真業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價值。

通過建立規(guī)范的數(shù)據(jù)歸檔和管理體系，企業(yè)能夠更好地保護(hù)和利用仿真數(shù)據(jù)，提升設(shè)計效率、降低成本并改善決策質(zhì)量。在當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)計競爭激烈的環(huán)境中，有效的仿真數(shù)據(jù)管理將成為企業(yè)取得創(chuàng)新突破和市場成功的關(guān)鍵因素之一。

3DEXPERIENCE平臺提供完善的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理功能，對企業(yè)仿真數(shù)據(jù)管理能力有以下幾個方面的明顯提升。

通過對產(chǎn)品仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的歸檔管理，可以確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。設(shè)計師可以輕松地對需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，提高了查詢效率和數(shù)據(jù)的可用性。

圖2 平臺數(shù)據(jù)檢索

同時，仿真數(shù)據(jù)存儲在平臺服務(wù)器而非個人計算機(jī)中，合理的數(shù)據(jù)歸檔和管理也能夠減少數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，保護(hù)了企業(yè)的知識資產(chǎn)。

圖3 產(chǎn)品仿真數(shù)據(jù)在線分類歸檔

仿真數(shù)據(jù)的歸檔管理可以促進(jìn)數(shù)據(jù)的共享和復(fù)用。不同設(shè)計項(xiàng)目之間可能存在著一些相似性和重疊性的需求和數(shù)據(jù)，通過良好的數(shù)據(jù)管理，設(shè)計師可以快速找到相關(guān)的仿真數(shù)據(jù)，并重新利用之前的數(shù)據(jù)，從而降低了重復(fù)建模和測試的成本和時間。

仿真數(shù)據(jù)管理有助于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。設(shè)計師可以追溯和核查數(shù)據(jù)的來源和變更記錄，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的分析和評估。這樣，基于準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，設(shè)計師可以做出更加準(zhǔn)確和可靠的決策，提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

圖4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)系追溯

傳統(tǒng)仿真模型數(shù)據(jù)體積較大，一般都需要在專門的后處理軟件中從仿真結(jié)果生成模型的應(yīng)力、位移等云圖結(jié)果。3DEXPEPIENCE平臺支持將仿真模型數(shù)據(jù)輕量化處理，生成能夠在網(wǎng)頁直接展示的云圖模型，且支持在網(wǎng)頁中對模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)及縮放操作。通過瀏覽器可隨時隨地查看企業(yè)所有仿真模型，使仿真數(shù)據(jù)不再“沉重”。

圖5 輕量化仿真模型支持網(wǎng)頁查看

良好的數(shù)據(jù)管理有助于知識的積累和創(chuàng)新的交流。通過對仿真數(shù)據(jù)的歸檔和共享，設(shè)計師可以積累大量的經(jīng)驗(yàn)和知識，形成企業(yè)內(nèi)部的豐富知識庫，從而為下一次的設(shè)計提供寶貴的參考和借鑒。同時，數(shù)據(jù)的共享與交流也促進(jìn)了團(tuán)隊之間的協(xié)作和創(chuàng)新，推動了整個企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和競爭力的提升。

仿真軟件集成是指將不同的仿真軟件整合到一個平臺或系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型的無縫傳輸和共享。這樣做的目的是提高仿真工作的效率和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)以下幾個方面的好處：

集成不同的仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通和轉(zhuǎn)換。不同仿真軟件之間的數(shù)據(jù)格式和模型結(jié)構(gòu)可能存在差異，通過集成到平臺，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動轉(zhuǎn)換和傳輸，避免人工干預(yù)引入的錯誤，提高數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

圖6 集成到3DEXPERIENCE平臺的仿真軟件和數(shù)據(jù)

集成仿真軟件使得模型的共享和重用變得更加便捷。不同的仿真軟件可能有不同的建模方法和工具，通過集成平臺，可以方便地將不同軟件中的模型進(jìn)行共享和重用，避免重復(fù)建模的浪費(fèi)，提高工作效率。

在產(chǎn)品設(shè)計中，往往需要考慮多個物理場的相互作用。通過集成不同的仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn)多物理場的耦合分析，例如結(jié)構(gòu)與流體、電磁與熱傳導(dǎo)等，從而更加真實(shí)地模擬產(chǎn)品在不同工況下的行為，提供全面的信息支持。

圖7 以流程串聯(lián)多物理場仿真

通過集成不同的仿真軟件到一個統(tǒng)一平臺，可以實(shí)現(xiàn)對仿真軟件的集中管理。統(tǒng)一管理和維護(hù)仿真軟件，提高使用的便捷性和效率。3DEXPERIENCE平臺不僅集成了達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA品牌下的Abaqus、CST、XFlow等各學(xué)科仿真軟件，也支持用戶通過配置將第三方仿真軟件集成到流程中，是集技術(shù)與工作流于一體的同一平臺，助力企業(yè)形成內(nèi)部的開放體系。

圖8 技術(shù)與工作流同一平臺

仿真流程模板化是指將常用的仿真工作流程和步驟進(jìn)行抽象和整理，形成一套標(biāo)準(zhǔn)的流程模板。通過模板化，可以提高仿真工作的效率和一致性，實(shí)現(xiàn)以下幾個方面的好處：

通過制定和使用流程模板，可以規(guī)范仿真工作的步驟和順序，避免遺漏和混亂。工作人員可以按照模板進(jìn)行仿真工作，提高工作效率和準(zhǔn)確性。3DEXPERIENCE平臺支持用戶自定義網(wǎng)頁UI，將仿真流程中的參數(shù)、文件提取到網(wǎng)頁中，通過自定義界面規(guī)范流程操作的輸入輸出數(shù)據(jù)。

仿真結(jié)果的可復(fù)現(xiàn)性對于評估產(chǎn)品性能和進(jìn)行優(yōu)化非常重要。通過使用流程模板，可以確保仿真工作的一致性，從而提高仿真結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性和可靠性。

圖9 仿真流程模板制作與復(fù)用

流程模板可以記錄和積累工程師的經(jīng)驗(yàn)和知識，成為寶貴的資產(chǎn)。通過分享和交流流程模板，可以促進(jìn)團(tuán)隊之間的合作與學(xué)習(xí)，提升整個企業(yè)的技術(shù)水平。

基于流程模板，可以實(shí)現(xiàn)仿真工作的自動化和智能化。通過智能化的工具和算法，可以自動完成某些繁瑣的仿真工作，提高工程師的工作效率。自動化流程配合可復(fù)用的參數(shù)化模型和DOE算法可快速衍生產(chǎn)品多方案設(shè)計和仿真結(jié)果，在3DEXPERIENCE平臺專業(yè)的分析工具中進(jìn)行方案比較，支持研發(fā)人員進(jìn)行最佳方案決策。

圖10 產(chǎn)品設(shè)計方案決策支持

在SPDM解決方案中，通常會提供一系列預(yù)定義的仿真流程模板，涵蓋了常見的仿真任務(wù)和工作流程。企業(yè)可以根據(jù)自身需求進(jìn)行定制和擴(kuò)展，以適應(yīng)特定的產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)流程。通過使用流程模板，企業(yè)能夠更加規(guī)范地進(jìn)行仿真工作，提高工作效率和結(jié)果的可信度，為產(chǎn)品決策提供更可靠的依據(jù)。

SPDM解決方案中通過在線任務(wù)方式進(jìn)行協(xié)同管理，通過3DEXPERIENCE協(xié)同工作平臺實(shí)現(xiàn)對仿真工作的任務(wù)分配、狀態(tài)跟蹤和協(xié)同編輯等功能。具體而言，它包括以下幾個方面的特點(diǎn)和好處：

3DEXPERIENCE平臺通過在線表單創(chuàng)建和分配仿真任務(wù)，平臺可以將需要進(jìn)行的仿真任務(wù)分配給相關(guān)的工程師或團(tuán)隊，并實(shí)時跟蹤任務(wù)狀態(tài)。這有助于有效組織和記錄協(xié)同工作內(nèi)容，提高工作規(guī)范性和項(xiàng)目的可控性。

圖11 任務(wù)表單

平臺可以支持任務(wù)的審核流程及在線審批，確保仿真工作的合規(guī)性和準(zhǔn)確性。相關(guān)人員可以在平臺上進(jìn)行審核和討論，并留下相關(guān)的記錄和意見，方便后續(xù)追溯和審查。

圖12 協(xié)同任務(wù)審批

平臺允許用戶跟蹤任務(wù)的進(jìn)度和完成情況，并生成相應(yīng)的報告和圖表。這有助于團(tuán)隊和管理層了解當(dāng)前的仿真工作狀態(tài)，提供決策的依據(jù)。

圖13 任務(wù)進(jìn)度在線統(tǒng)計

通過在線任務(wù)方式的協(xié)同管理，在SPDM解決方案中實(shí)現(xiàn)了對仿真工作的協(xié)同、跟蹤和管理，提高了團(tuán)隊之間的協(xié)作效率、減少了溝通誤差，確保了仿真工作的順利進(jìn)行。同時，協(xié)同管理模塊也為企業(yè)提供了集成化的任務(wù)管理和知識共享平臺，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部團(tuán)隊的協(xié)作和創(chuàng)新，加快產(chǎn)品研發(fā)的速度和質(zhì)量。

借助3DEXPERIENCE平臺SPDM解決方案，某高科技電子產(chǎn)品制造企業(yè)仿真部門能夠有效提升相關(guān)工作的工作效率，規(guī)范仿真流程操作；結(jié)合參數(shù)化建模和仿真能力，實(shí)現(xiàn)了多方案自動生成及對比分析的能力；針對特定仿真工況形成的高度自動化仿真流程，對仿真工作提效達(dá)到30%。

數(shù)字化平臺可以提供統(tǒng)一而便捷的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，確保仿真數(shù)據(jù)的歸檔和高效查詢。通過版本控制和權(quán)限管理等功能，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性；同時，通過數(shù)據(jù)歸檔和查詢的便利性，設(shè)計人員可以追溯和核查數(shù)據(jù)的來源和變更記錄，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和評估，為決策提供科學(xué)依據(jù)。

SPDM解決方案通過提供標(biāo)準(zhǔn)化的流程模板，規(guī)范和固化了仿真工作的步驟和順序。這有助于提高工作的規(guī)范性和一致性，從而提升仿真結(jié)果的可復(fù)現(xiàn)性和準(zhǔn)確性。設(shè)計人員可以按照預(yù)定義的流程模板進(jìn)行工作，避免了流程混亂和信息缺失的問題，提高了工作的效率和質(zhì)量。此外，SPDM解決方案還提供了協(xié)同工作和團(tuán)隊合作的功能。不同部門和團(tuán)隊可以共享仿真數(shù)據(jù)、模型和結(jié)果，并進(jìn)行實(shí)時協(xié)同編輯和討論。這有助于促進(jìn)跨團(tuán)隊的知識共享和創(chuàng)新交流，提高團(tuán)隊的協(xié)作效率和決策的準(zhǔn)確性。

綜上所述，數(shù)字化平臺和SPDM解決方案等IT技術(shù)可以幫助企業(yè)更好地解決仿真業(yè)務(wù)管理痛點(diǎn)，充分利用仿真的潛力，提高產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率，為企業(yè)帶來了更高效、規(guī)范和創(chuàng)新的仿真工作流程，為產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)提供了強(qiáng)大的支持，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價值最大化并最終增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。