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          Altair:以仿真技術成就創新設計

          作者:e-works??涂彬??吳星星

          2017年7月13-14日,主題為“智創新 慧設計”的Altair 2017技術大會(ATC2017)在南京成功舉辦。會議期間,e-works記者有幸采訪了Altair首席運營官Brett Chouinard先生、Altair高級副總裁Richard Yen 先生、Altair大中華區總經理劉源博士,請他們就Altair公司仿真技術的發展與應用現狀進行了深入交流。此外,他們還分享了有關物聯網、Digital Twin、Design the Difference等理念的看法,并介紹了Altair下一步的產品發展策略。

          采訪合影

          采訪合影(從左至右依次為:Altair大中華區總經理劉源博士、Altair高級副總裁Richard Yen先生、Altair首席運營官Brett Chouinard先生、e-works PLM編輯部主任涂彬)

          從“產品”到“智能產品”,仿真技術功不可沒

          當今產品的邊界被重新定義,原來單純的產品正逐漸發展為智能產品系統,越來越多的處理功能被加入到產品中,我們正在邁入一個全新的物聯網時代。據相關研究報告顯示,到2020年全球將有500億個物聯網設備,物聯設備的激增必然會帶來一系列變革,如何啟動從“產品”到“智能產品”的變革之旅,顯然離不開仿真技術的支撐。

          首先,智能化需要越來越多的傳感器嵌入到產品之中,產品的設計必須考慮如何與物聯網連接在一起,包括產品在溝通、系統與硬件之間連接。產品的網絡接口設計至關重要,沒有接口,就沒有網絡,也就沒有設備之間的互聯。Brett Chouinard認為:“產品設計在早期階段就要運用仿真技術,才能綜合考慮各種性能指標和其他應用環境,例如電子與電子之間的干擾?!?/p>

          其次,產品有了接口,就能得到大量的反饋數據,這些采集數據能反映產品實際運行時候的狀態。尤其是從傳感器上采集到的數據,必須要通過仿真技術反饋到所建立的物理模型中,才能得到實際使用狀況的真實反饋,進而為下一代新產品設計提供寶貴的數據經驗。

          Altair Carriots物聯網平臺,拓展仿真應用范圍

          正如設備互連和智能已成為人們所使用設備中不可或缺的部分,物聯網已經演變成為串起產品生命周期的新技術。在談到Altair新收購的Carriots物聯網平臺時,Brett Chouinard先生指出“Altair最擅長的是在虛擬環境中的模擬,因此在虛擬的數字化環境中與物聯網結合在一起,這對于Altair并不難,但是缺乏一個平臺。為此,在2017年6月20日,Altair收購了獲得高度評價的Carriots物聯網平臺,這個平臺可以快速連接和管理設備、收集和分析數據,并與其他業務系統協作,構建智能應用?!?/p>

          Carriots平臺

          Carriots平臺

          “通過設計開放式架構,將Altair的軟件套件和Carriots的物聯網解決方案相結合之后,客戶就能夠獲得所需的完整技術集,從而在整個生命周期內創建、仿真和管理其新連接產品。同時,用戶還能根據自己的需要制定相應的物聯網解決方案,實現云仿真和HPC、數字雙胞胎(digital twin)等的各種應用?!盉rett Chouinard先生進一步解釋到。概括來講,Carriots平臺的關鍵優勢在于部署速度快且可擴展性強,廣泛適用于從智能城市、能源和農業到消費品和物流等各行各業。

          Altair技術融合物聯網,實現Digital Twin并不難

          如何打通虛擬的數字模擬和物理實體之間的連接通道,實現一一映射?Digital Twin概念由此產生,并且在最近幾年成為各大研發軟件廠商的新寵。Brett Chouinard先生認為:“由于Altair在虛擬模擬技術上的領先,使得Altair在Digital Twin上扮演了一個非常重要的角色,Digital Twin的理論要求有非常完整的虛擬模型、物理模型,通過模擬實際物理模型做成樣品,同時在設計、生產、服務的時候,還可以把收集來的資數據,在完全符合物理性質的虛擬樣品中做執行。Altair原有技術加上物聯網,是完全符合Digital Twin這樣一個要求?!?/p>

          Altair作為仿真技術的領導廠商也制定了相應的Digital Twin戰略,讓用戶可以建立強大的多物理特性的模型。Altair的模擬理念,首先從概念設計開始,到詳細設計,然后經過所謂的系統工程,慢慢地將模型疊加,最后進行模型管理。

          Brett Chouinard先生強調:“可以說,多物理特性+系統工程的管理(就是系統模型的建立)+物聯網平臺Carriots,疊加起來使產品具有不一樣的特性,從某種程度上講,這完全能滿足工程師對Digital twin的需求?!?/p>

          Design the Difference,完美詮釋仿真驅動設計

          目前企業之間的競爭異常激烈,產品同質化現象嚴重,為了提高在市場的競爭地位,越來越多的企業開始走向產品差異化的道路,這也符合當下人們追求個性化的心理。筆者相信,每個設計師也都希望自己設計完成的作品在世界上是獨一無二的。Altair為了幫助更多的設計師也探索設計的無限可能性,提出了Design the Difference的理念。

          Design the Difference英文翻譯為差異性設計,首先意在鼓勵客戶在產品設計的時候,必須尋求差異性。差異性設計可以由多種因素決定,除了運用Altair的軟件工具,包括產品設計、仿真及預測分析技術等尋求差異性設計,同時仿真和設計流程的選擇、設計師的思路的不同,都會創造出具有差異性的產品,實現創新設計。

          利用Altair仿真技術進行差異化設計的作品

          利用Altair仿真技術進行差異化設計的作品

          在談到這方面的優勢,Brett Chouinard先生介紹道:“Altair在整個行業界上的接觸點眾多,如工業、汽車、航空、造船、電子……,這些公司在進行產品設計的時候,設計理念不盡相同。當一個公司選擇Altair的工具進入其設計團隊,我們也會提供不同的解決方案、切入點,通過一個腦力風暴的響應,實現產品的差異性設計?!?/p>

          如何將仿真運用于設計過程中實現差異化設計?Altair擁有非常強大的各種物理求解器,如結構和優化求解器OptiStruct、結構分析求解器RADIOSS、多體動力學求解器MotionSolve和CFD求解器AcuSolve等,這些求解器能幫助設計師在前期設計就能考慮很多物理特性,同時還提供不同的制造方法選擇,使得設計者在進行產品設計的就考慮了制造過程的各種因素,這樣的產品設計才是突出的、具有差異性的設計。

          Brett Chouinard先生介紹:“事實上,在人類進行產品設計的過程中,會有很多想法出現,那么如何保證設計出來產品真正滿足人們的需要,這就必須要考慮很多的物理特性、外形等因素,而對這些因素的考量放入到虛擬環境,正是Altair的強項?!贝_實,Altair的工具能夠讓用戶高效地設計產品,縮短產品的生產周期,為企業節約大量的成本。

          Altair仿真技術,助力智能制造應用

          隨著全世界都在推進工業4.0、智能制造,越來越多的企業將仿真技術應用于制造環節。英國BAE系統、利蘭汽車和勞斯萊斯這些公司都曾運用仿真技術來提高產品制造質量,減少誤差,避免返工。其實,Altair在制造環節也有很多產品,如HyperForm屬于完全集成的解決方案,用于強化金屬鈑金成型產品的可行性分析、詳細工藝分析和虛擬試驗;solidThinking 的“Click2”系列,可用于擠壓、鑄造和金屬成型過程仿真。

          設計師在進行產品設計時必須考慮到產品的可制造性。Brett Chouinard先生認為:“無論設計的產品功能再完美、再先進,但無法制造,這個設計最終也是失敗的?!崩绨文5脑O計,運用不同的設計方法的得出的產品結構可能不盡相同,如果結構上多一個拔模設計,就可能在某個地方產生一個氣泡,這樣的設計結構顯然是不好的。

          其次,在制造環節,不一樣的工況會產生不一樣的材料物理特性。如果設計師實現沒有用制造的方式理解這些物理特性的變化,同樣設計也會失敗。運用Altair的制造解決方案進行仿真模擬,就可以找到更好、更佳的設計解決方案,使得材料的物理特性與現實使用工況更貼近。

          整合+多物理特性模擬,Altair下一步產品發展策略

          Altair在完善自己技術的體系過程中,收購了很多企業,這是拓展其產品寬度最有效的方式,也是取得差異化競爭優勢的途徑之一。那么關于不同產品的整合是Altair下一步產品發展首要解決的問題。在整合過程中,Altair是將收購公司的使用者經驗、界面等優勢進行一個整合,放在統一的軟件開發環境中,進而適應用戶最熟練的使用習慣,保證軟件產品的易用性。

          第二個發展方向是解決如何用一個產品模型解決不一樣的多物理特性的問題,這也是目前很多客戶提出的需求。Brett Chouinard先生提到:“對于產品建模,最重要的是就是將產品模型如何放入的多學科多物理環境中進行模擬。用長遠的眼光來看,如果能用一個求解器解決全部的物理特性模擬固然好,但是以目前的技術條件來看,實現難度很大,因為每一個物理特性都有自己獨特的方程式、獨特的解決方法。所以,更實際的做法是,如何將不同物理特性的模型連接起來,讓不同的求解器實現最有高效的一個求解?!?/p>

          Altair計劃通過兩個步驟來實現一個產品模型進行多物理特性的模擬,首先是解決將不同的模型進行連接的問題,然后從系列工程的角度,解決在V字形的產品設計階段中模型階次不一樣的求解問題。這也是Altair在整個產品設計中的一個想法。

          【后記】

          作為一家全球性的企業,Altair自成立之日就將為客戶提供創新的產品和服務作為使命,不僅研發了享譽全球的仿真套件HyperWorks,同時擁有眾多競爭對手無法匹敵的求解器和優化技術,幫助客戶實現更高效的設計。無數的應用經驗+強大的求解器和優化技術+合作廠商的緊密聯系,造就了今日Altair在整個仿真業界不可撼動的地位。

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