Simcenter：系統(tǒng)化仿真的新力量

撰文/齊健

Simcenter：系統(tǒng)化仿真的新力量

撰文/齊健

Jan Leuridan

近日，Siemens PLM Software發(fā)布了其首款仿真軟件和測試解決方案套件——Simcenter產(chǎn)品組合。Simcenter將“仿真和物理測試”與“智能報告和數(shù)據(jù)分析”技術(shù)相結(jié)合，以幫助用戶創(chuàng)建數(shù)字雙胞胎（Digital Twin），更準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品開發(fā)過程中各階段的產(chǎn)品性能。在此產(chǎn)品組合中，Siemens PLM Software還引入了基于西門子NX軟件平臺所創(chuàng)建的新一代3D CAE解決方案Simcenter 3D。它集成多種解決方案的功能，并可覆蓋廣泛的仿真學(xué)科與行業(yè)應(yīng)用。Simcenter可以說是西門子實(shí)現(xiàn)其數(shù)字化戰(zhàn)略和預(yù)測性工程分析愿景的標(biāo)志，西門子希望通過Simcenter實(shí)現(xiàn)設(shè)計仿真與驗(yàn)證向分析工具的轉(zhuǎn)型，而這對實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)至關(guān)重要。

虛擬仿真：用產(chǎn)品集成帶動應(yīng)用效率

“推出Simcenter就是為了滿足用戶對于多物理場仿真、系統(tǒng)仿真和系統(tǒng)集成的需求，幫助用戶進(jìn)一步提高軟件的集成化，提升軟件為用戶創(chuàng)造的價值，滿足更多不同的仿真需求，并把系統(tǒng)級仿真更好地融入到PLM系統(tǒng)中。” Siemens PLM Software仿真和測試解決方案高級副總裁Jan Leuridan博士于日前召開的Siemens PLM Software 2016 仿真與試驗(yàn)技術(shù)大會上這樣告訴記者。

Jan Leuridan博士表示，Simcenter作為Siemens PLM Software在仿真領(lǐng)域推出的全新品牌，其產(chǎn)品戰(zhàn)略主要有兩個方面。首先，Siemens PLM Software會針對Simcenter產(chǎn)品組合中的每個軟件產(chǎn)品加大投入，在產(chǎn)品功能上保持競爭優(yōu)勢。同時，Siemens PLM Software也將大力提升不同產(chǎn)品之間的集成度，體現(xiàn)Simcenter作為產(chǎn)品組合的獨(dú)特優(yōu)勢，尤其是在仿真分析與PLM系統(tǒng)集成方面。

Simcenter產(chǎn)品組合集成了一維仿真和控制、三維仿真和CFD以及測試物理仿真三大類功能。涵蓋了Siemens PLM Software旗下全部的成熟CAE產(chǎn)品，甚至還包括了新近收購的來自CD-adapco的STAR-CCM+。而其主打的全新三維CAE解決方案Simcenter 3D更是基于NX平臺，繼承并擴(kuò)展了NX CAE、NX Nastran、LMSVirtual.Lab和LMS Samtech。

在集成自身產(chǎn)品的同時，Simcenter也為其他CAE產(chǎn)品提供了開放性支持。Simcenter內(nèi)置了多種格式的API接口，可以與多種主流第三方軟件集成，并且提供了專門用于API編程的NX OPEN程序，支持產(chǎn)品的二次開發(fā)。此外，Simcenter還支持建立產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)方便地與其他程序交換數(shù)據(jù)，并支持協(xié)同仿真。Simcenter應(yīng)用了基于Teamcenter的數(shù)據(jù)管理模式（例如：建立分類存儲模型庫等），從而直接連接到PLM系統(tǒng)中，以支持復(fù)雜系統(tǒng)的工程設(shè)計和開發(fā)。

多物理場耦合也是Simcenter的關(guān)注焦點(diǎn)，Jan Leuridan博士認(rèn)為，針對復(fù)雜物理環(huán)境進(jìn)行的耦合分析都不可避免地存在著一定的效率問題，但Simcenter可以為多物理場分析提供一種可能性，通過把多種解決方案集成在同一個系統(tǒng)環(huán)境中，利用統(tǒng)一的模型、統(tǒng)一的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)同步更新、同步調(diào)用和同步仿真，從協(xié)同與集成的角度降低軟件配合的難度，提高多物理場耦合的效率。

物理仿真：預(yù)測性工程分析的支柱

作為多功能的仿真產(chǎn)品組合，Simcenter的賣點(diǎn)不僅僅在于虛擬仿真軟件的集成，其更關(guān)注的是通過虛擬仿真與物理仿真（測試）相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的預(yù)測性工程分析模式。今天的很多產(chǎn)品都來自復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，需要將機(jī)械功能與電子、軟件及控制功能等各個方面相結(jié)合。工程部門必須開發(fā)出集成以上諸多方面的智能產(chǎn)品，采用新的材料和制造方法，并不斷縮短設(shè)計周期。這就意味著必須改進(jìn)當(dāng)前對產(chǎn)品性能驗(yàn)證所使用的工程實(shí)踐，使之發(fā)揮更大的預(yù)測作用，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和系統(tǒng)驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)提供支持。

預(yù)測性工程分析是實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)工程的一個手段。在閉環(huán)系統(tǒng)中，通過把設(shè)計和需求在同一個閉環(huán)中聯(lián)系在一起，在設(shè)計、仿真和測試的過程中形成閉環(huán)。有了預(yù)測性工程分析，企業(yè)可以從市場中回收產(chǎn)品的使用信息，并通過處理這些信息，直接改進(jìn)下一代產(chǎn)品的設(shè)計。利用預(yù)測性工程分析，可以在產(chǎn)品研發(fā)的不同階段建立仿真和測試的統(tǒng)一模型，從而預(yù)測、分析產(chǎn)品的性能，并據(jù)此改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計。

Simcenter所涉及的技術(shù)包括計算固體力學(xué)（CSM）和有限元分析（FEA）、計算流體力學(xué)（CFD）、多體動力學(xué)、控制、物理測試、可視化、多學(xué)科設(shè)計探索和數(shù)據(jù)分析等。西門子認(rèn)為結(jié)合多領(lǐng)域、多種類的仿真和測試技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)預(yù)測性工程分析愿景的一個重要突破點(diǎn)。

產(chǎn)品的設(shè)計分為概念設(shè)計、細(xì)節(jié)設(shè)計和產(chǎn)品原型三個階段，預(yù)測性工程分析可以在這三個階段中建立模型、檢查模型并優(yōu)化模型，從而改善整個產(chǎn)品的設(shè)計。在Simcenter中，應(yīng)用程序還將集成基于傳感器的數(shù)據(jù)和基于物理學(xué)的高保真仿真，并利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）幫助制造企業(yè)創(chuàng)建和維護(hù)產(chǎn)品的數(shù)字雙胞胎（Digital Twin），并確保其與所使用的實(shí)體產(chǎn)品保持同步。引入預(yù)測性工程分析以后，這一能力則可以把產(chǎn)品使用中的信息反饋到產(chǎn)品的概念設(shè)計、細(xì)節(jié)設(shè)計和原型階段，進(jìn)一步進(jìn)行分析，幫助企業(yè)做出更切實(shí)有效的產(chǎn)品性能預(yù)測，使這些產(chǎn)品能夠適應(yīng)不斷變化的使用條件，延長使用壽命，緩解產(chǎn)品降級。

Jan Leuridan博士說：“我們對仿真和測試都非常重視，隨著產(chǎn)品的日益復(fù)雜，我們的客戶需要從越來越多的角度考慮產(chǎn)品的設(shè)計問題，這就需要從多個方面對產(chǎn)品進(jìn)行分析。在未來的產(chǎn)品設(shè)計中，虛擬仿真的應(yīng)用必然會呈現(xiàn)持續(xù)地增長趨勢，但是在新產(chǎn)品的開發(fā)過程中，很多新功能、新材料以及新應(yīng)用環(huán)境是從來沒有被仿真驗(yàn)證過的，這就需要物理測試來驗(yàn)證分析結(jié)果。因此，我們認(rèn)為測試與仿真的結(jié)合將是未來產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵。”

記者后記：

“集成化、平臺化和系統(tǒng)化”是仿真行業(yè)近幾年來的熱門關(guān)鍵詞，多物理場仿真和協(xié)同仿真等仿真業(yè)界的“老生”問題，已經(jīng)與仿真軟件平臺化、系統(tǒng)化的戰(zhàn)略互動多年。而隨著各家大廠不斷招兵買馬擴(kuò)充產(chǎn)品線，多仿真平臺集成與數(shù)據(jù)兼容性問題也越來越受到一線用戶的關(guān)注。在集成化仿真產(chǎn)品競爭愈演愈烈的市場中，同樣走集成路線的Simcenter并沒有空唱集成化、平臺化與系統(tǒng)化的高調(diào)，而是獨(dú)樹一幟地推出了預(yù)測性工程分析、閉環(huán)系統(tǒng)工程等仿真與測試相集成的新理念，不可不說是為系統(tǒng)化仿真和集成化仿真注入了一股新的力量。