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Altair:以仿真技术成就创新设计

2017年7月28日     作者:e-works 涂彬  吴星星       
关键字:Altair  仿真技术  创新设计  
在Altair 2017技术大会(ATC2017)上,Altair高层向记者解密Altair在整个仿真业界地位不可撼动的缘由。

    2017年7月13-14日,主题为“智创新 慧设计”的Altair 2017技术大会(ATC2017)在南京成功举办。会议期间,e-works记者有幸采访了Altair首席运营官Brett Chouinard先生、Altair高级副总裁Richard Yen 先生、Altair大中华区总经理刘源博士,请他们就Altair公司仿真技术的发展与应用现状进行了深入交流。此外,他们还分享了有关物联网、Digital Twin、Design the Difference等理念的看法,并介绍了Altair下一步的产品发展策略。

采访合影

采访合影(从左至右依次为:Altair大中华区总经理刘源博士、Altair高级副总裁Richard Yen先生、Altair首席运营官Brett Chouinard先生、e-works PLM编辑部主任涂彬)

从“产品”到“智能产品”,仿真技术功不可没

    当今产品的边界被重新定义,原来单纯的产品正逐渐发展为智能产品系统,越来越多的处理功能被加入到产品中,我们正在迈入一个全新的物联网时代。据相关研究报告显示,到2020年全球将有500亿个物联网设备,物联设备的激增必然会带来一系列变革,如何启动从“产品”到“智能产品”的变革之旅,显然离不开仿真技术的支撑。

    首先,智能化需要越来越多的传感器嵌入到产品之中,产品的设计必须考虑如何与物联网连接在一起,包括产品在沟通、系统与硬件之间连接。产品的网络接口设计至关重要,没有接口,就没有网络,也就没有设备之间的互联。Brett Chouinard认为:“产品设计在早期阶段就要运用仿真技术,才能综合考虑各种性能指标和其他应用环境,例如电子与电子之间的干扰。”

    其次,产品有了接口,就能得到大量的反馈数据,这些采集数据能反映产品实际运行时候的状态。尤其是从传感器上采集到的数据,必须要通过仿真技术反馈到所建立的物理模型中,才能得到实际使用状况的真实反馈,进而为下一代新产品设计提供宝贵的数据经验。

Altair Carriots物联网平台,拓展仿真应用范围

    正如设备互连和智能已成为人们所使用设备中不可或缺的部分,物联网已经演变成为串起产品生命周期的新技术。在谈到Altair新收购的Carriots物联网平台时,Brett Chouinard先生指出“Altair最擅长的是在虚拟环境中的模拟,因此在虚拟的数字化环境中与物联网结合在一起,这对于Altair并不难,但是缺乏一个平台。为此,在2017年6月20日,Altair收购了获得高度评价的Carriots物联网平台,这个平台可以快速连接和管理设备、收集和分析数据,并与其他业务系统协作,构建智能应用。”

 Carriots平台

Carriots平台

    “通过设计开放式架构,将Altair的软件套件和Carriots的物联网解决方案相结合之后,客户就能够获得所需的完整技术集,从而在整个生命周期内创建、仿真和管理其新连接产品。同时,用户还能根据自己的需要制定相应的物联网解决方案,实现云仿真和HPC、数字双胞胎(digital twin)等的各种应用。”Brett Chouinard先生进一步解释到。概括来讲,Carriots平台的关键优势在于部署速度快且可扩展性强,广泛适用于从智能城市、能源和农业到消费品和物流等各行各业。

Altair技术融合物联网,实现Digital Twin并不难

    如何打通虚拟的数字模拟和物理实体之间的连接通道,实现一一映射?Digital Twin概念由此产生,并且在最近几年成为各大研发软件厂商的新宠。Brett Chouinard先生认为:“由于Altair在虚拟模拟技术上的领先,使得Altair在Digital Twin上扮演了一个非常重要的角色,Digital Twin的理论要求有非常完整的虚拟模型、物理模型,通过模拟实际物理模型做成样品,同时在设计、生产、服务的时候,还可以把收集来的资数据,在完全符合物理性质的虚拟样品中做执行。Altair原有技术加上物联网,是完全符合Digital Twin这样一个要求。”

    Altair作为仿真技术的领导厂商也制定了相应的Digital Twin战略,让用户可以建立强大的多物理特性的模型。Altair的模拟理念,首先从概念设计开始,到详细设计,然后经过所谓的系统工程,慢慢地将模型叠加,最后进行模型管理。

    Brett Chouinard先生强调:“可以说,多物理特性+系统工程的管理(就是系统模型的建立)+物联网平台Carriots,叠加起来使产品具有不一样的特性,从某种程度上讲,这完全能满足工程师对Digital twin的需求。”

Design the Difference,完美诠释仿真驱动设计

    目前企业之间的竞争异常激烈,产品同质化现象严重,为了提高在市场的竞争地位,越来越多的企业开始走向产品差异化的道路,这也符合当下人们追求个性化的心理。笔者相信,每个设计师也都希望自己设计完成的作品在世界上是独一无二的。Altair为了帮助更多的设计师也探索设计的无限可能性,提出了Design the Difference的理念。

    Design the Difference英文翻译为差异性设计,首先意在鼓励客户在产品设计的时候,必须寻求差异性。差异性设计可以由多种因素决定,除了运用Altair的软件工具,包括产品设计、仿真及预测分析技术等寻求差异性设计,同时仿真和设计流程的选择、设计师的思路的不同,都会创造出具有差异性的产品,实现创新设计。

利用Altair仿真技术进行差异化设计的作品

利用Altair仿真技术进行差异化设计的作品

    在谈到这方面的优势,Brett Chouinard先生介绍道:“Altair在整个行业界上的接触点众多,如工业、汽车、航空、造船、电子……,这些公司在进行产品设计的时候,设计理念不尽相同。当一个公司选择Altair的工具进入其设计团队,我们也会提供不同的解决方案、切入点,通过一个脑力风暴的响应,实现产品的差异性设计。”

    如何将仿真运用于设计过程中实现差异化设计?Altair拥有非常强大的各种物理求解器,如结构和优化求解器OptiStruct、结构分析求解器RADIOSS、多体动力学求解器MotionSolve和CFD求解器AcuSolve等,这些求解器能帮助设计师在前期设计就能考虑很多物理特性,同时还提供不同的制造方法选择,使得设计者在进行产品设计的就考虑了制造过程的各种因素,这样的产品设计才是突出的、具有差异性的设计。

    Brett Chouinard先生介绍:“事实上,在人类进行产品设计的过程中,会有很多想法出现,那么如何保证设计出来产品真正满足人们的需要,这就必须要考虑很多的物理特性、外形等因素,而对这些因素的考量放入到虚拟环境,正是Altair的强项。”确实,Altair的工具能够让用户高效地设计产品,缩短产品的生产周期,为企业节约大量的成本。

Altair仿真技术,助力智能制造应用

    随着全世界都在推进工业4.0、智能制造,越来越多的企业将仿真技术应用于制造环节。英国BAE系统、利兰汽车和劳斯莱斯这些公司都曾运用仿真技术来提高产品制造质量,减少误差,避免返工。其实,Altair在制造环节也有很多产品,如HyperForm属于完全集成的解决方案,用于强化金属钣金成型产品的可行性分析、详细工艺分析和虚拟试验;solidThinking 的“Click2”系列,可用于挤压、铸造和金属成型过程仿真。

    设计师在进行产品设计时必须考虑到产品的可制造性。Brett Chouinard先生认为:“无论设计的产品功能再完美、再先进,但无法制造,这个设计最终也是失败的。”例如拔模的设计,运用不同的设计方法的得出的产品结构可能不尽相同,如果结构上多一个拔模设计,就可能在某个地方产生一个气泡,这样的设计结构显然是不好的。

    其次,在制造环节,不一样的工况会产生不一样的材料物理特性。如果设计师实现没有用制造的方式理解这些物理特性的变化,同样设计也会失败。运用Altair的制造解决方案进行仿真模拟,就可以找到更好、更佳的设计解决方案,使得材料的物理特性与现实使用工况更贴近。

整合+多物理特性模拟,Altair下一步产品发展策略

    Altair在完善自己技术的体系过程中,收购了很多企业,这是拓展其产品宽度最有效的方式,也是取得差异化竞争优势的途径之一。那么关于不同产品的整合是Altair下一步产品发展首要解决的问题。在整合过程中,Altair是将收购公司的使用者经验、界面等优势进行一个整合,放在统一的软件开发环境中,进而适应用户最熟练的使用习惯,保证软件产品的易用性。

    第二个发展方向是解决如何用一个产品模型解决不一样的多物理特性的问题,这也是目前很多客户提出的需求。Brett Chouinard先生提到:“对于产品建模,最重要的是就是将产品模型如何放入的多学科多物理环境中进行模拟。用长远的眼光来看,如果能用一个求解器解决全部的物理特性模拟固然好,但是以目前的技术条件来看,实现难度很大,因为每一个物理特性都有自己独特的方程式、独特的解决方法。所以,更实际的做法是,如何将不同物理特性的模型连接起来,让不同的求解器实现最有高效的一个求解。”

    Altair计划通过两个步骤来实现一个产品模型进行多物理特性的模拟,首先是解决将不同的模型进行连接的问题,然后从系列工程的角度,解决在V字形的产品设计阶段中模型阶次不一样的求解问题。这也是Altair在整个产品设计中的一个想法。

【后记】

    作为一家全球性的企业,Altair自成立之日就将为客户提供创新的产品和服务作为使命,不仅研发了享誉全球的仿真套件HyperWorks,同时拥有众多竞争对手无法匹敌的求解器和优化技术,帮助客户实现更高效的设计。无数的应用经验+强大的求解器和优化技术+合作厂商的紧密联系,造就了今日Altair在整个仿真业界不可撼动的地位。

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