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从协同仿真到精益研发

来源: 发布时间:2008 / 12 / 02

安世亚太 梅林涛

CAE技术作为创新设计的重要手段,已不仅仅是科学研究的一种手段,而是作为生产实践的必备工具得到了普及应用,越来越多的企业从CAE技术中看到了效率和效果,CAE应用进入到加速期,业内专家也称CAE普及应用的时期已经来临。企业对于CAE软件投入的增加,其实也是其普遍加大设计研发投入的一个缩影。显然,企业增加研发投入的目的是为了提升核心竞争力,然而投入的多寡未必等同于效果的优劣。一些企业虽然买了很多软件,却因为平台多样、文件版本复杂、数据管理混乱、信息化实施细节问题众多且不易快速解决等问题再次陷入困境。而协同是软件业的整体发展趋势,也是解决上述问题的关键。

协同仿真——CAE发展方向

无论PDM、PLM还是ERP都在往协同的路上走,CAE也不例外。作为中国制造业信息化建设的老兵,安世亚太目睹了研发信息化技术的成长与变迁:信息化技术从工具的简单应用走向支持企业研发流程的信息化平台应用,并同企业一起成长。

传统仿真只涉及到“仿真校核”,协同仿真可贯穿——概念设计、详细设计、仿真校核、工艺规划等。并且,协同仿真可分为多个层次:数据协同、流程协同、学科之间的协同、部门(人)之间的协同等。协同仿真可以将企业原本离散的CAE技术、数据、流程和知识综合起来,形成协同优势,完成以前无法完成的任务,支持复杂产品的优化与创新。仿真不再是分析高手的专利,通过对知识的封装,降低了仿真难度,使更多的人能驾驭仿真技术,新手能更早地进入高产能状态。同时,仿真不再是“黑洞”,它真正融入到企业协同大环境,进入产品生命周期的所有环节,使更多的人愿意介入到仿真流程,从其成果中受益。


协同仿真要素

但企业实施协同仿真也不能好高骛远,盲目接受。只有了解协同仿真的含义,企业才能对实施协同仿真平台明确认识。企业的首要任务是要给自己“把脉”,清楚企业目前的CAE应用水平,诊断出是否有这样的需求。企业自身的状况和仿真的需求确定后,然后再开展准备工作,规划制定短期、中期、长期的规划和目标。在实施过程中,每个企业因对协同的要求不同,准备工作也将有所差别,只有这样,实施协同仿真才能真正帮助企业成长。但也并不是说企业实施了协同仿真,就能得到最优化的方案,必须要建立企业仿真标准。

建立企业仿真标准迫在眉睫

如何判断多个仿真结果中的最优方案是个比较复杂的问题。简单的来说,就是关注所关注的指标(或目标),从安全性、经济性、可制造性等方面进行评判。判断结果的正确性、合理性需要有一个标准。从现阶段来说,这个标准还没有真正建立起来,几乎所有的企业都是谁做仿真,这个标准就由谁来制定。所以目前的仿真结果和工程经验存在很大的相关性,经验丰富的工程师得到的仿真结果往往会更准确。

而标准必须由企业建立。企业须结合自己所处行业特点及产品性能等建立标准。开始先建立一些局部的标准,慢慢地将其模块化,然后逐渐封装,最后形成整体标准。这对企业的CAE应用是非常重要的。建立标准后,对于网格的划分、物理模型的简化等等,都有章可循,很快就可以选定方案,得出结果。

因此,企业在掌握CAE仿真技术的同时,必须形成相应的标准,通过严格的企业或通用标准来保证产品的高品质,这样才能适应通用化、模块化、大批量的研发特点。所以说,使用CAE仿真计算,企业建立仿真标准迫在眉睫。

CAE普及,企业厂商共担当

结合当前金融危机所带来的蝴蝶效应来看,很多制造业企业都面临危局,尤其是完全依靠资本运作获利的企业和那些高能耗、高污染的企业将不再有生存空间。面对危机,企业要痛定思痛,考虑如何使自己立于不败之地。不仅仅是靠资本运作、虚拟经济,提升核心竞争力抵御危机更是有效手段,从长远发展来看更是如此。要用信息化作为支撑,设计出更多更新更优良的产品。这就要求用精益的思想进行产品研发,缩短研发周期,提高产品附加值,降低成本,帮助企业应对瞬息万变的市场和用户需求,打造柔性企业,赢得更多竞争力。这样的企业,不仅能够抵御金融海啸,更能在世界产业格局中占有一席之地。因此,无论从企业短期目标和长远发展来看,都需要练好内功,要加快建立具有自主创新能力的研发体系,而CAE的普及应用至关重要。

当然,普及有三层含义:人员的普及,学科的普及,以及产品结构树上更多仿真的普及。

人员普及可以理解为初级阶段的普及。打破仿真工程师必备的“高、精、尖”的技术门槛要求,鼓励产品设计层面开展仿真设计。企业建立了良好的仿真标准后,把知识模块化地封装,不仅分析工程师,就连设计工程师也可以将CAE应用起来。

而学科的普及是建立在人员的普及基础之上,又与人员普及息息相关的。一个企业的分析工程师、设计工程师都能基于结构仿真,解决传统应力分析后,伴随产品要求的逐渐提高,需对流体、热、电磁等等加以综合考虑。如此需要分析工程师、设计工程师对CAE学科进行扩展。另外,知识化以后,原来只能做部件级仿真,现在可以扩展到更多的零部件、子系统、系统级的仿真。

不管是人员的普及、学科的普及,还是产品结构树上更多的仿真,都是一个自然而然过程,不能急功近利,这些都与与企业的CAE应用水平、厂商的推动密切相关。

从协同仿真到精益研发

今后,CAE软件将更专业、更快速、更易用。基于知识的仿真是未来CAE技术发展的主流,同时“知识与仿真结合”作为应用的热点将成为下一代CAE发展的走向,这种“知识化”与CAE的普及是相关的,它需要企业结合行业实践、工程实践,将企业的经验、知识固化、封装起来,形成通用工具的行业化、企业化、产品化。

我们知道,研发工具本身并不产生价值,而是“人”通过应用这些工具使其“知识”产生价值,因此,研发信息化未来的发展一定是围绕“知识”展开的。这些知识有些是同质化的、共性的,有些是有行业和企业特色的。这里面有很多值得探索和发展的课题,包括基于知识的创新方案设计、基于知识的快速设计、基于知识的快速仿真、基于知识的品质保障、基于知识的研发流程再造等等。而精益研发已经在瞄准这些目标前进,同时,精益研发注重行业、企业的特性,注重客户化和定制实施,注重企业研发知识的融合和有效积累。精益研发是源自用户需求,原本就根植在企业研发实践之中,它是基于用户应用需求同时又顺应制造业发展趋势,引领着未来信息化的发展方向。

安世亚太的旗舰产品精益研发平台PERA是以精益研发方法学为基础,以信息化为手段,以精益研发总线为统筹,针对企业产品的性能指标,提供从概念设计到产品试制全过程的协同化研发平台。企业研发人员利用PERA所集成的仿真、优化、创新、质量等引擎技术,实现产品的差异性、高性能、高品质。通过CAX集成、流程管理、数据管理等协同技术,提高研发效率。知识工程可以帮助企业把研发过程中的知识积累下来,成为产品升级换代的基础。协同仿真平台PERA.Simulation是精益研发平台在仿真领域的专业化发展,既可单独使用,又可集成使用,满足各类企业的需求。

精益研发的本质是让研发Rich(肥沃,丰盛,富饶)起来。对于研发,追求的不仅仅是Lean(瘦),而是Rich。追求丰富知识的产出,知识增值的最大化;追求优化和改进,直到达到预期经济效益。这就是精益研发的精髓!