智能制造中仿真工程发展趋势

2020-02-07

一、仿真工程将步入一个新的时代,是因为有三种根本性的变化,决定了这种新趋势的方向

仿真曾经是稀缺资源,现在正逐步变成每种产品设计不可或缺的部分。之前只有复杂的大型工程才会用到仿真,而随着计算机行业和仿真行业的发展,仿真算力的成本已经降低到个人都可以负担得起。产品仿真过去仅仅检测单一属性,而现在可以利用多个物理场和数字领域的相互作用探索众多系统级设计。仿真不只是被用于设计验证,而是从早期概念、制造到运营和维护的整个过程。

结果就是仿真将变得无处不在,能够对产品创新与性能带来积极影响,驱动营收增长并为终端用户提供优势。

二、简单产品已经成明日黄花

因为简单的产品只能满足用户的某个点或某个面,无法在全流程从需求定义阶段到设计,再到运营阶段,提供全流程的定义和维护。每个行业每种产品都在发生数字革命,只有通过数字式仿真这些工程趋势的所有产品选项,才能获得创新所需要的洞察力。任何产品都不会因为太简单、太小或太便宜而无法先手仿真带来的优势。

现在连糖果制造商都在利用仿真,优化生产线的制造工具,以提高生产效率。仿真的过程并不需要切断现有的生产线,尽可能降低对现有生产效率的的影响。老牌的厂商已经在尽可能地扩大自己的产品的仿真范围,即使现在的ANSYS和matlab软件版本,已经比三五年前的软件版本多了很多功能。他们都是为了顺应这个需求的趋势而做的功能设计。

三、仿真工程能够对复杂世界的复杂分析

以前受各方面的约束,工程师只能关注于有重大影响的方面或部件仿真,现在工程师可以研究多个物理场并对整体产品性能进行评估。工程师不仅仅是利用仿真验证某个案例,而是利用仿真工具在早期概念设计中,分析成千上万的案例,以确定最佳方案。从需求阶段,利用仿真生成设计方案;在设计阶段,利用仿真验证设计;在运营阶段,采集数据利用仿真工具修正运营方案。利用仿真工程,将会是所有人的必备工具,包括工程师和运营人员。

四、仿真工程将在在整个产品生命周期中产生回报

在使用仿真的过程中,可以创建产品或设备的数字孪生体,甚至可以创建虚拟传感器。通过使用远程传感器收集产品工况数据,分析人员创建产品/设备的数字孪生体,然后对数字模型相同的物理力和其他环境条件。在不存在或无法实现物理传感器的情况下,仿真技术作为数字孪生体的组成部分,能以虚拟传感器的形式,提供关键洞察力。仿真过程中创建的数字孪生体可以应用在各行各业,读者需要发挥想象力,考虑如何应用。

仿真还可以执行假设研究,预测严重故障或维护需求,例如对城市中的交通流或者行人流进行预测。具有仿真功能的数字孪生体要具备在云端或本地上按需求运行的能力。仿真将成为整个产品的内嵌部分,其中数字孪生体是产品设计和运行的内在部分。

五、数字孪生技术在各行业的应用

最终,无处不在的仿真,将成为工程师必备的工具。只有拥抱这个潮流和趋势的企业和个人,才能在未来的竞争中占得先发优势。


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