MSC.Software如何面臨的CAE十大挑戰(zhàn)？
1.CAE技術應用面臨的十大挑戰(zhàn)
從有限元技術上世紀60年代初誕生至今，CAE技術的發(fā)展已經(jīng)歷了半個世紀，在工業(yè)界的需求的牽引和軟件、硬件技術發(fā)展的推動下，CAE已經(jīng)滲入到產(chǎn)品研發(fā)的各個環(huán)節(jié)，由輔助的驗證工具，轉變?yōu)轵?qū)動產(chǎn)品創(chuàng)新的引擎。
根據(jù)虛擬仿真的對象、計算方法、物理場、應用行業(yè)等不同維度，CAE技術可以細分出很多單元技術。在過去幾十年的發(fā)展過程當中，誕生了很多解決特定行業(yè)、特定問題的CAE產(chǎn)品和專業(yè)CAE廠商。
雖然CAE單元技術已經(jīng)逐漸成熟，但是，對于CAE技術的用戶企業(yè)和CAE軟件提供商、CAE工程咨詢公司而言，仍然面臨著諸多實際問題和挑戰(zhàn)：
1）CAE軟件的易用性。虛擬仿真涉及到大量的數(shù)學和力學問題。因此，傳統(tǒng)的CAE軟件被稱為“只有博士才能用好的軟件”，作為“陽春白雪”的技術，長期得不到普及應用。如何能夠讓擁有豐富設計經(jīng)驗和制造業(yè)專業(yè)背景的工程師能夠?qū)AE軟件應用到產(chǎn)品研發(fā)設計過程當中，實現(xiàn)普及應用，是一個十分重要的問題。
2）CAE知識的積累與傳承。同樣的產(chǎn)品模型，應用同樣的CAE軟件，但不同的分析工程師，由于知識和經(jīng)驗的差異，分析出來的結果差異會很大。因此，企業(yè)如何建立自己的虛擬仿真規(guī)范和知識庫，實現(xiàn)對虛擬仿真知識的捕捉和重用，如何將經(jīng)驗豐富的分析專家的仿真知識和仿真流程傳承給新入門的分析工程師，是企業(yè)真正應用好CAE技術的關鍵。
3）仿真流程的規(guī)范化與自動化。對產(chǎn)品進行虛擬仿真涉及到十分復雜的流程，而應用單元的CAE產(chǎn)品，需要手工管理仿真流程，導致虛擬仿真的效率不高。如何實現(xiàn)虛擬仿真流程的自動化，創(chuàng)建完整的仿真流程模板，并且能夠根據(jù)各個學科仿真的需求動態(tài)調(diào)整網(wǎng)格模型，對于提升虛擬仿真的效率和質(zhì)量非常關鍵。
4）對虛擬仿真的結果的評價。如何將虛擬仿真與實際的物理試驗結合起來，提高虛擬仿真結果的置信度，從而真正減少物理樣機和物理試驗的數(shù)量，在提高產(chǎn)品性能的同時，降低產(chǎn)品研發(fā)成本，提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率和研發(fā)效率。
5）多學科仿真與優(yōu)化。各個領域的虛擬仿真結果得出了局部的性能仿真和改進建議，但是，單元的CAE產(chǎn)品無法實現(xiàn)產(chǎn)品整體性能提升，只能解決局部優(yōu)化問題，無法解決全局優(yōu)化問題。
6）仿真數(shù)據(jù)的管理。在虛擬仿真的過程中，生成了海量的、不同類型的仿真文檔和數(shù)據(jù)，對應不同的分析結果。如何有效管理仿真文檔，如何建立分析文檔與產(chǎn)品模型的對應關系，是CAE技術深化應用必須解決的問題。
7）多場耦合分析。在解決一些復雜的仿真問題過程中，設計到多物理場耦合分析的問題，如流固耦合問題，這對于單純提供某個領域仿真技術的CAE廠商而言，是一個巨大挑戰(zhàn)。
8）研發(fā)組織架構如何支持仿真驅(qū)動設計。在制造企業(yè)傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)流程當中，虛擬仿真技術還不在主流程之中，虛擬仿真技術人員往往屬于一個專門的部門。如何在企業(yè)中將虛擬仿真技術真正融入產(chǎn)品研發(fā)流程當中，調(diào)整企業(yè)研發(fā)部門的組織架構和研發(fā)組織體系，使仿真分析工程師與設計、工藝和制造工程師協(xié)同工作，實現(xiàn)從事多個學科虛擬仿真的工程師之間的協(xié)作，真正實現(xiàn)仿真驅(qū)動設計，是一個巨大的挑戰(zhàn)。另外，如何在上下游企業(yè)之間進行虛擬仿真的協(xié)同，則更是一個難題。
9）虛擬仿真軟件與優(yōu)化軟件的結合。虛擬仿真軟件只能完成仿真計算，卻不能解決優(yōu)化問題，應用虛擬仿真軟件是一個試錯過程。因此，虛擬仿真技術如何與優(yōu)化技術有效結合，是一個重要挑戰(zhàn)。
10）仿真技術如何跟上計算機硬件技術的發(fā)展。目前，多核CPU、GPU、刀片工作站等硬件技術發(fā)展迅速，充分利用多核CPU、HPC、并行計算等新興技術，來提高虛擬仿真的效率，是一個重要的問題。
因此，目前全球CAE技術發(fā)展和應用的焦點已經(jīng)從單元技術的提升轉向?qū)φ麄€虛擬仿真流程、乃至整個研發(fā)過程管理的提升。面對這十大挑戰(zhàn)，能否給出明確而完整的解答，將決定 #p#page_title#e#CAE廠商未來在全球CAE市場的競爭力。
2.MSC.Software如何應對挑戰(zhàn)
作為一家擁有40多年歷史的全球CAE領導廠商，MSC.Software（以下簡稱MSC）一直致力于不斷進行技術創(chuàng)新。面對CAE技術發(fā)展和應用中的十大挑戰(zhàn)，MSC公司持續(xù)投資進行自主研發(fā)和并購，給出了明確對策。VPD（虛擬產(chǎn)品開發(fā)）技術和SimEnterprise企業(yè)級仿真解決方案正是MSC給出的答案。
VPD技術涉及多體系統(tǒng)動力學、計算結構動力學、傳熱、疲勞、流體、控制、計算方法與軟件工程等多個學科，可以通過仿真分析來指導設計人員將設計思路轉化為原型、在設計中發(fā)現(xiàn)問題，并通過子系統(tǒng)的優(yōu)化、集成和仿真分析得到關于樣機的性能描述，從而提高樣機模型開發(fā)的效費比和縮短新產(chǎn)品的研制周期。
SimEnterprise則以多學科MD Nastran和MD Adams為核心，包括面向設計人員的仿真工具SimDesigner，面向仿真專家的SimXpert和面向管理人員的SimManager，組成了數(shù)字化仿真領域最為全面、最為強大的企業(yè)級整體解決方案。
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SimDesigner是一個內(nèi)嵌在CATIA之中的仿真軟件，可以幫助設計工程師應用CAE技術，從而提高了CAE軟件的易用性。
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SimManager則是支持虛擬產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)級（中心級、院所級）的仿真管理平臺。用戶（總師、型號總師、專業(yè)總師、項目經(jīng)理、仿真分析工程師、設計工程師）以自己的角色、權限在仿真管理平臺參與虛擬產(chǎn)品開發(fā)，完成Build(構建性能模型)、Test(分析測試，可以是虛擬仿真和物理試驗，或是兩者的結合)、Review（評審，跨部門，跨地區(qū)、跨學科的聯(lián)合快速評審）、Improve（持續(xù)改進，包括對工況自動對比，DOE，穩(wěn)健性分析和多學科優(yōu)化等），在仿真流程中可以方便地調(diào)用各種CAE單元軟件，交互地完成分析和設計工作。SimManager基于B/S架構，能夠與PDM系統(tǒng)實現(xiàn)集成，支持快速配置和客戶化，具有良好的開放性。SimManager實現(xiàn)了對仿真過程和多學科仿真數(shù)據(jù)的有效管理。
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MD Solutions是MSC的多學科仿真方案。其中，MD Nastran將Nastran、Marc、Dytran和LS-Dyna等優(yōu)秀的CAE求解器進行集成，具備了多學科優(yōu)化的能力。MD Nastran支持多學科之間的交互作用和耦合效應，包括線性、非線性、運動、計算流體力學、動力學，從而準確、適時地在多學科之間提供正確的工程和力學反饋。MD Nastran可以利用并行計算和64位計算環(huán)境，使用單個的公共分析數(shù)據(jù)模型，因而不再需要在單學科仿真工具之間重復建模型。MD Nastran利用多學科之間的復雜交互作用，保證精確地模擬仿真物理現(xiàn)象，使得工程師能夠正確地仿真設計產(chǎn)品在真實環(huán)境條件下的運行性能，真正擺脫對高成本物理樣機的依賴。MD Adams則完全支持運動－結構耦合仿真，實現(xiàn)與MD Nastran的雙向集成，因此，可以將Adams的模型輸出到Nastran進行更為詳細的NVH分析或應力恢復，繼而進行壽命/損傷計算。
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為了不斷完善企業(yè)級仿真技術，MSC進行了一系列戰(zhàn)略并購，包括從事裝配分析的MacNeal公司，從事流體仿真的PIONEER SOLUTIONS公司，從事熱分析的Network Analysis公司，使得MSC的解決方案能夠支持更多學科的仿真分析。同時，MSC還通過與專業(yè)CAE廠商的合作，完善了對復合材料的仿真和疲勞仿真。MSC并購的技術，以及所采訪的第三方軟件技術，都將通過MSC的SOA開放架構，集成到SimEnterprise企業(yè)級仿真平臺之中。 #p#page_title#e#
除了企業(yè)級仿真平臺，MSC還推出了針對中小企業(yè)的多學科仿真平臺SimOffice，以便使中小企業(yè)能夠普及CAE應用。
3.持續(xù)創(chuàng)新，引領全球CAE技術和市場發(fā)展
在此次用戶大會上，MSC重點介紹了最新推出的新一代企業(yè)級高端仿真解決方案SimEnterprise R3，MD解決方案的R3版本，以及2008版完整的工程系列仿真軟件，即Nastran、Marc、Dytran、Adams、Patran和Easy5的最新功能。
在此次大會上，MSC公司首席技術官CTO Reza Sadeghi博士重點介紹了MSC的產(chǎn)品與技術從R3至R4版本的路線圖，包括對流體分析的集成、流固耦合分析、運動學與結構分析的結合，系統(tǒng)仿真功能的進一步增強等。
Reza博士在接受采訪時強調(diào)，CAE技術在產(chǎn)品創(chuàng)新過程中，已不再是一個可選項，而是驅(qū)動新產(chǎn)品研發(fā)的引擎，因此，企業(yè)應當致力于提高仿真流程的可重用性，從而提高產(chǎn)品研發(fā)的效率和質(zhì)量。因此，MSC在充分考慮客戶的需求基礎上，非常注重進行前瞻性的研發(fā)。通過幾年來的持續(xù)創(chuàng)新，已經(jīng)使MSC在企業(yè)級仿真這一新興領域取得了巨大的優(yōu)勢。
MSC.Software公司CTO Reza Sadeghi先生
Reza博士也指出，MSC推出的仿真管理平臺SimManager與PLM系統(tǒng)有良好的互補性，可以基于Open PDM標準與PLM系統(tǒng)進行集成。MSC的企業(yè)級仿真平臺從PLM系統(tǒng)中獲取產(chǎn)品的模型和BOM信息，對仿真過程和海量的仿真數(shù)據(jù)進行有效管理，并把最終的仿真結果信息回傳給PLM系統(tǒng)。這種分而治之的方式可以使PLM系統(tǒng)有效管理產(chǎn)品的全生命周期的主要信息，而又不過于關注細節(jié)問題，避免了集中管理所帶來的風險。
MSC公司全球銷售和服務執(zhí)行副總裁Amir Mobayen先生指出，MSC不斷進行技術創(chuàng)新的背后，來源于與全球制造業(yè)巨頭的長期合作，如空中客車、波音、奧迪、寶馬公司等。以往，MSC服務的重點行業(yè)是航空航天和汽車行業(yè)，而目前已經(jīng)拓展到造船、風能等行業(yè)。這些世界級的制造企業(yè)客戶不斷給MSC提出新的需求，促使MSC不斷完善自身的仿真技術，解決復雜的仿真問題，建立開放的企業(yè)級仿真平臺和行業(yè)解決方案。同時，使得MSC從關注單元的CAE技術發(fā)展轉向提供對企業(yè)級仿真的支持，實現(xiàn)對仿真流程和仿真數(shù)據(jù)的有效管理。正是這種與世界級的制造企業(yè)客戶不斷進行的協(xié)同創(chuàng)新，使得MSC形成了差異化的競爭優(yōu)勢。MSC在全球率先推出的企業(yè)級仿真平臺，代表了CAE技術發(fā)展的趨勢。企業(yè)級仿真也成為MSC公司未來實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要增長點。
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Amir先生介紹，在市場推廣方面，針對中小企業(yè)，MSC大力發(fā)展渠道進行營銷和服務。MSC擁有一個獨特的MasterKey口令管理技術，使得中小企業(yè)可以用一個許可證，就可以使用多個MSC的CAE軟件。中小企業(yè)應用SimOffice之后，隨著企業(yè)的成長壯大，可以擴展到SimEnterprise，實現(xiàn)企業(yè)級的仿真應用。
MSC.Software公司全球銷售和服務執(zhí)行副總裁Amir Mobayen先生
MSC公司亞太區(qū)副總裁兼總經(jīng)理David J.Yuen先生則強調(diào)，MSC公司致力于在所專注的各個行業(yè)之中，都與行業(yè)領先企業(yè)進行深入合作，尤其是在航空航天和汽車行業(yè)，已經(jīng)成為行業(yè)的標準。合作的內(nèi)容不僅包括幫助這些行業(yè)領先企業(yè)推進自身的CAE應用，同時，也包括與渠道合作伙伴一起，通過培訓和提供咨詢服務，來推進這些領先企業(yè)的上游供應商，其中很多是中小型企業(yè)，來普及應用MSC的VPD產(chǎn)品和解決方案。
MSC.Software公司亞太區(qū)副總裁兼總經(jīng)理David J.Yuen先生
4.持續(xù)創(chuàng)新在中國
中國正在從全球制造中心轉向全球創(chuàng)新中心，因此，CAE技術的應用，對于中國制造企業(yè)實現(xiàn)轉型和升級，具有特殊的重要意義。David指出，中國CAE市場的增長率達到15%，因此，MSC公司將持續(xù)增長在中國市場的投入。
在此次年會上，來自MSC公司在中國的第一家用戶—— 成都飛機設計所的許澤研究員介紹了該所應用MSC軟件二十年來的成功案例，重點介紹了多學科優(yōu)化與性能評價、CAE驅(qū)動結構設計、全機動力學性能仿真、CAE/CAT集成等實例。目前，該所已經(jīng)將CAE納入了產(chǎn)品研發(fā)的主流程，在產(chǎn)品的概念設計、初步設計、詳細設計、制造和使用維護的全過程，針對幾何樣機、分析樣機和功能樣機實現(xiàn)了綜合集成，達到了很高的應用水平。 #p#page_title#e#
MSC非常重視中國市場，1993年就成立了北京辦事處，后來有先后組建了上海、成都和深圳辦事處，并與全國各大高校和專業(yè)研究院所共同組建了遍布中國的技術支持中心。目前，MSC在中國有超過15家渠道合作伙伴，高效地服務各行業(yè)的客戶，滿足客戶不斷擴展的需求。為了推進CAE技術在中國的應用，MSC還開展了“高校行”活動。
MSC公司中國區(qū)總經(jīng)理趙曠先生指出，中國一些大企業(yè)的CAE應用已經(jīng)達到了很高的水平，但是大多數(shù)企業(yè)還屬于初級階段。因此，MSC致力于將把國外企業(yè)應用CAE的經(jīng)驗傳播給中國企業(yè)。MSC將與中國用戶全面合作，評估用戶的產(chǎn)品開發(fā)流程、討論并制定用戶的VPD策略、提交VPD實施路線圖、并提供必須的軟硬件及相關技術，從而保證VPD實施的成功，確實地改進用戶的產(chǎn)品開發(fā)流程。為此，MSC的本地化產(chǎn)品專家和行業(yè)專家，與合作伙伴一起為客戶提供個性化的軟件配置、二次開發(fā)和技術支持服務。
MSC中國區(qū)總經(jīng)理趙曠先生
5.對于MSC未來發(fā)展的注解
從2005年開始，這是我第三次參加MSC公司的中國用戶大會。毫無疑問，MSC是一家極具創(chuàng)新意識的技術領先型企業(yè)，每年都有很多可圈可點的技術創(chuàng)新。MSC公司具有開闊的視野和前瞻性的戰(zhàn)略眼光，每年都在不斷豐富自身的產(chǎn)品和技術，迅速從單元CAE產(chǎn)品的優(yōu)秀供應商轉變?yōu)槠髽I(yè)級仿真的全球領導廠商，成為該領域的先鋒。全球CAE市場正在迅速整合，通過自主研發(fā)、并購與合作，MSC正不斷完善自身的VPD解決方案。
然而，MSC也將面臨全球經(jīng)濟不景氣所帶來的企業(yè)購買力和IT投資下降的不利影響，還面臨著在實現(xiàn)長期發(fā)展戰(zhàn)略和獲取短期盈利之間實現(xiàn)平衡的挑戰(zhàn)。在中國，MSC也面臨著一批本土和國際競爭對手的強力挑戰(zhàn)。因此，作為CAE領域的老牌勁旅，MSC也還需要在中國不斷擴大營銷、服務和技術支持隊伍，大力發(fā)展具有專業(yè)水準的本土合作伙伴，滿足中國制造企業(yè)迅速增長的、多元化的虛擬仿真需求，幫助中國制造企業(yè)實現(xiàn)構建數(shù)字化企業(yè)的宏偉目標，在此基礎上，實現(xiàn)MSC公司在中國，以及全球其它區(qū)域市場上的穩(wěn)步成長。
