“苦旅寻真”,安世亚太的自主CAE技术探索之路
责任编辑:1331****0325     时间:2024-01-30     来源:转载于:安世亚太
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分类: 产业前沿
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日前,以“数字仿真,铸造工业之魂”为主题的第16届中国CAE工程分析技术年会暨第2届中国数字仿真论坛在德清开幕。安世亚太受邀参加了大会,在会上发布了新书《苦旅寻真》和《仿真分析规范指南1.0》,并介绍了自主开发的通用仿真软件PeraSim,以及自主工业仿真云平台。此外,在年会的“数字仿真科技奖”评选环节中,安世亚太董事长张国明获“杰出贡献奖”,安世亚太自主仿真软件PeraSim获自主软件创新奖。


苦旅寻真——求解中国仿真解困之道


在大会首日的主论坛中,清华大学航天航空学院教授、中国数字仿真联盟理事长庄茁与安世亚太高级副总裁田锋共同发布了《苦旅寻真——求解中国仿真解困之道》新书。《苦旅寻真》由安世亚太高级副总裁、北京市综合仿真实验室主任田锋编著,我国工业制造领域专家、中国航空工业集团信息技术中心原首席顾问宁振波撰序并推荐,是我国工业制造领域一部全面剖析中国仿真过去、现状及未来发展的专业著作。


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新书《苦旅寻真》的内容包括四大篇章,维谷叩天:仿真困局求解;迷途破晓:仿真体系修炼;云桥飞架:仿真生态衍进;天路漫漫:仿真自主征途。书中以不同以往的视角综述了现代工业仿真的本质,综合讨论了中国仿真面临的主要困局,大企业仿真效益安弱守雌;中小企业仿真门槛高不可攀;中国仿真自主研发山重水复。


《苦旅寻真》不仅回顾了中国仿真的艰苦旅程,更分析了这种苦旅带给中国仿真人的体悟,最重要的是提出有效的解决方案。书中深度剖析了产生这些问题的原因,并分别就这三个困局及其破冰方案分三个专题详细展开,提出了三大解决方案:提出企业仿真能力体系建设方法论,以提升大型企业仿真效益;提出基于工业云的仿真生态衍进方案,以降低中小企业仿真门槛;提出中国仿真自主研发的双驱路线——“高点起跳,赋能开道”。


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仿真作为工业产品研发制造中必不可少的技术,已经被世界上众多企业广泛应用到工业各个领域中,是推动工业技术快速发展的核心技术知识,在产品优化和创新活动中扮演不可或缺的角色。但在中国,大企业的仿真普遍无法实现企业购买软件的初衷,应用程度不深;小企业由于资金、人才、技术上的“高门槛”,对仿真敬鬼神而远之;而自主核心工业仿真软件的缺乏,使得仿真成为“卡脖子”的重要短板领域,“仿真软件自主研发”已是中国仿真走出困局绕不开的路。


书中重点分析了中国自主仿真软件发展的机会,详细阐述了安世亚太自主仿真的双驱策略“高点起跳、赋能开道”,提出“没有成功的商业路线就没有成功的技术路线”。目前国内企业对国外仿真软件依赖性还不强,可以通过赋能企业仿真,通过解决中国企业仿真应用实效不高的问题,逐步实现对国外软件的替换。


自主创新的通用CAE软件PeraSim


PeraSim是安世亚太基于25年仿真技术积淀和资源优势,通过聚焦国内用户需求,自主开发了大型通用仿真软件。其中,包括PeraSim.Mech机械仿真、PeraSim.Fluid流体仿真及PeraSim.Emag电磁仿真三大模块,提供了强大的面向工业用户的结构、热、流体、电磁等学科的仿真计算能力。


安世亚太利用多年仿真实践积累的上万条实际工程案例,对PeraSim进行了大量的工程化验证和结果比对,表明PeraSim能够为工业用户提供强大的结构、热、流体、电磁等学科仿真计算能力。


PeraSim基于插件架构,便于扩展。软件支持Windows、Linux等操作系统,支持国际化及包括中文的多语言。PeraSim提供能够支持结构、流体、电磁三种学科的统一交互界面及一致的交互方式。同时,软件具有完备的前后处理功能,能够同时满足结构、流体、电磁仿真的前后处理应用需要。PeraSim.PrePost前后处理器提供几何建模、网格划分、模型属性定义、求解设置及结果后处理等功能。


PeraSim.Mech是通用结构力学仿真分析系统,涵盖线性、非线性、静力、动力、热、热结构耦合等分析功能。PeraSim.Fluid是通用流体仿真系统,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术,包含能够准确模拟日常遇到的各种工程流动问题的求解器,支持可压、不可压计算、传热计算、多相流计算。PeraSim.Emag是通用低频电磁仿真系统,能满足机电产品工程师的设计仿真需求,提供二维/三维的静电场、直流电场、交流电场、电瞬态场、静磁场、涡流场、瞬态电磁场求解功能。PeraSim具备高效的并行计算能力,支持高效分布式并行计算。用户在PeraSim中的所有操作都能被实时录制为Python脚本代码,便于仿真分析的自动化、参数化、定制等应用需求。


PeraSim的流动、传热、多相流分析等功能,能够准确模拟各种工程流动问题,从而为各个行业的工程师提供流体问题解决方案。PeraSim的电磁场分析功能,能满足机电产品工程师的设计仿真需求,大幅降低原型机测试和生产成本,提升高品质产品设计能力。


仿真是产品正向设计的核心,PeraSim提供通用物理场(结构、流体、电磁)及耦合场分析功能,仿真驱动产品研发。通过强度、刚度、温度、模态、频响等分析,预测产品性能,评估产品设计是否安全合理,并在此基础上进行优化设计,从而缩短产品设计周期并降低风险。


自主CAE技术的探索之路


“中国工业软件的短板很多自主研发国产软件要从零开始,成功的可能性几乎为零,资本的耐心也为零。因此,中国仿真自主发展高点起跳是必由之路。”田锋认为,“国际大牌软件功能强大,同时也使用复杂,中国企业目前能投入使用的功能也就十之二三,大部分功能其实购买后闲置,这无疑是采购经费的浪费。我们只需要开发出这些大牌软件30%-40%的功能,形成基础模块,已经足以应对80%~90%的应用需求,甚至对于应用不深的大企业或者尚未采纳仿真技术的中小企业,这些功能已经绰绰有余。所以,在国际仿真的珠穆朗玛峰面前,我们仍然觉得可以一战的原因就在于此。”


没有商业成功路线,就没有技术成功路线。自主仿真软件能不能成功的终极标准是:如何在用户业务环节中占据一席之地甚至重要地位,在舶来品遍地的中国企业,中国自主仿真的成功标志就是:成功遏制舶来品,甚至大批量地替换舶来品。为此,安世亚太提出赋能开道,利用安世亚太提出的仿真赋能体系方法论,发动全国的服务力量为企业普遍赋能,通过解决中国企业仿真应用实效不高的问题,逐步实现自主软件的替换。


田锋认为,以前的软件采购经费转变成能力建设经费,用于企业的仿真体系建设。通过仿真体系建设方法论,培养中国众多公司的咨询服务能力,持之以恒地帮助企业建立仿真能力体系。这需要国家政策、项目指南和经费批复模式的引导。


中国企业已被各种仿真软件洗礼,特别是这些软件中不乏市场占领率高、应用体验较好的仿真软件。面对这种接近成熟的红海市场,一款认知度不高的新软件在此发声无疑困难重重,如果想有所作为必须有一定出其不意之处。


国产仿真软件从弱小起步,非常需要一些特别举措获得市场的认知,用较低的企业引入(替代)门槛来与国际大牌抗衡。我们建议采纳的方案就是:基础软件免费,高级模块或专业模块收费。利用免费的基础软件获得用户群,培养出使用习惯后,对于深层应用需求,高级或专业模块的有偿提供便水到渠成。


云端产品是国产软件对国外品牌实现超车的一个重要弯道。国产仿真软件通过仿真体系建设咨询服务的方式可以解决大企业的国产仿真软件替代问题,同时解决了仿真能力的提升问题。对于数量众多的中小企业,软件可以免费,但服务存在瓶颈。所以需要考虑新的商业模式,既要使得中小企业客户无成本获得软件,又要有人愿意以较低的收费为他们提供服务。因此,安世亚太提出通过仿真云生态将中国全社会仿真力量整合成为一个利益共同体,通过社会服务力量打通服务瓶颈,降低中小企业仿真应用门槛。


田锋还表示,仿真技术的持续发展离不开大量高端人才。由于中国仿真商业软件的发展状态不佳,中国籍(或原中国籍)的仿真自主研发人才目前多分布在两种机构:一是中国高校和科研院所,二是全球其他国家的仿真软件开发商。


中国高校和科研院所的人才在各自领域的科研过程中,都开发了具有一定核心技术和应用特色的程序。他们相互之间有交流,但合作不多。虽然这些人才都对中国自主仿真软件现状痛心疾首,但无力回天。可以设想,依据当前的中国技术人才现状和人才心里特征,如果中国出现一个目标坚定、志向远大的商业仿真软件开发的事业平台,将这些人聚合起来还是可能的。


“商业仿真软件开发的事业平台,是一个特别历史时期的、具有特殊意义的平台,是一个具有国家使命感和荣誉感的平台,绝不仅仅是个常规的商业和技术平台。所以平台的建立和发展,都不应该离开国家和政府的支持。”田锋认为,国家主管机构应在这个平台的搭建与运行方面发挥重要作用。在保持市场化模式的前提下,主管机构在背书、资金和政策方面,都有巨大的发挥空间。

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