競爭的加劇、市場的需求和技術的進步,讓產品越來越復雜。為了駕馭大型復雜產品的研發全程,裝備制造企業想盡了各種招數:引入與培養有經驗的人才、采納先進的設計方法學、細分和優化研發流程、使用各種先進的研發工具……手段和要素多固然是好事,但也會讓產品的研發變得更加錯綜復雜。
在互聯網+風行的當下,有沒有一個高整合度的研發體系,可以把研發中的各種要素管理起來,以實現研發過程的快速高效,并使所研發的產品具有創新性、高質量和高附加值。
“ANSYS是一家非常特殊的公司,我們的產品跟技術和每個人的每一天的日常生活都緊密相關。比如電子產品設備、汽車、飛機等裝備。”ANSYS公司副總裁湯姆說道。
從好理念到好設計
湯姆指出:每個產品都代表著一個承諾,這個承諾代表著要有合適的性能,沒有意外的失效,甚至可以超越設計師和用戶們的期望。而能夠驅動的產品開發,兌現產品的承諾,是偉大的想法變成最佳產品的橋梁。ANSYS提供了一個部件到系統的仿真平臺,交付的方案滿足了各式各樣的技術新方向:系統工程、物聯網、大數據分析和云端協作等。
據了解,ANSYS軟件是該公司研制的大型通用有限元分析(FEA)軟件,是世界范圍內增長最快的計算機輔助工程(CAE)軟件,能與多數計算機輔助設計(CAD)軟件接口,實現數據的共享和交換,是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。
由于ANSYS功能強大,操作簡單方便,現在已成為國際最流行的有限元分析軟件。目前,中國多所理工院校采用ANSYS軟件進行有限元分析或者作為標準教學軟件。
“最初在成立這家公司的時候,我們的CEO有一個愿景,那就是終歸有一天這個世界上所有工程師都會用到仿真技術!”湯姆說,現在歐洲平均每6個工程師中有1個人已經開始使用這樣的仿真技術,他們希望到2020年這個世界上每一位工程師都會使用仿真。
他認為ANSYS產品最根本的優勢在于能夠驅動創新,比如特拉斯的創造。特斯拉以它全面的創新改寫了整個汽車行業。首先該車的速度提升比任何一輛轎車都快,甚至比跑車要快;其次車身采用全鋁制成,抗撞擊性強;再其次可以憑借7寸的高清晰的視頻和駕駛者進行交互。
“我要強調的是,特斯拉公司的創始人并不是一個傳統的汽車制造者,而是一名擁有非常偉大想法的銀行家,他把自己的想法利用仿真的技術成就了這一顛覆性的產品。”
他告訴中國工業報記者,某些傳統的行業,包括航天航空、機械制造、學術、汽車等已經廣泛地使用仿真技術,但在油氣、開采,以及醫療保健行業仿真技術的應用才剛剛開始,這會給這些新興的行業帶來巨大的變化。
比如醫療行業,很快可以采用掃描儀先掃描眼球,并應用軟件對眼球進行仿真分析,然后進行手術,這樣可以把手術的失敗率大幅降低。
驅動產品研發流程
除了引領行業變革外,仿真技術也改變了我們設計實驗的傳統流程。
ANSYS大中華區總經理孫志偉介紹說,傳統的產品開發流程,是一個線性的流程,首先要做一個實體的樣機,如果樣機失效了,再重新回到這個設計之初,重新進行調整,再做樣機,這樣的流程反復多次,不僅花費周期長,而且也會產生大量的材料成本。
與此相比,使用仿真技術,在設計的最早階段,就可以將優化的步驟介入到其中。比如一臺實體樣機誕生之前,就可在計算機軟件上進行上千次的仿真計算。換言之,采用仿真技術,最后優化速度會更快,而且成本會更低。
其次,運用仿真也可以提升質量。我們知道設計是產品的源頭,有些產品質量問題直接源自產品結構設計,或者材料選擇,因此在計算機上對各參數進行仿真,并演練各種環境壓力,對實際產品質量提升具有重大的意義。
比如航空航天產品的設計,集多物理場、跨學科為一體,每一項產品例如機身、機翼的設計,都需要考慮到諸如航空流、電子控制技術等等。而且由于其對安全性強制性要求,因此對產品可靠性有著極其嚴苛的限制。在航天航空產業,仿真技術應用非常普及。
孫志偉強調,現在所有的科技產品都是復雜性進一步提升,跨學科、跨領域的融合越來越強,特別是中國市場有一個非常顯著的趨勢,即產品研發周期不斷的加快,且對品質的要求日益增強。
“我們現在推行的技術有兩個價值,一是驅動產品創新,二是壓縮研發過程。在產品研發領域,一般‘從窗口到市場’的時間大概8至9個月,如果能夠縮短這個研發周期,就可以大大提高企業競爭力。”
他說,中國與國外仿真工作流程是不同的,在美國絕大多數工程師的創意自己都會去仿真,在中國是有一部分人專門做仿真。因此ANSYS在中國與ANSYS在其他國家做的工作并不完全相同,坦白講,國內在仿真應用的成熟度上與其他國家是有差別的。所以ANSYS以及合作伙伴做了大量的模板(包含流程、數據、最佳實踐等),以降低用戶的使用門檻。
記者了解到,安世亞太科技股份有限公司是ANSYS在中國的重要合作伙伴,中國服務體系的工作他們一直在力推。安世亞太副總裁徐劼勇說,“近十年來我們每天都會面對不同用戶的復雜需求,因此,我們充分利用ANSYS仿真工具把最佳實踐變成專業模板,做到盡可能多的過程自動化,同時注重仿真標準、規范等建設。仿真要做到工程化、工藝化,才能為產品設計帶來真正的價值。”
他告訴中國工業報記者,在國際標桿企業,仿真是設計的必備手段,可以替代大多數的試驗,在研發全程成為設計的依據;而在中國企業,仿真只是設計的“選修課”,是試驗的“附屬品”,多數情況下是在研發后期進行設計校核。在國際標桿企業,“仿真驅動研發”已經成為企業戰略,但在中國,仿真在很多企業的價值仍然是“錦上添花”。在開發深度和使用效果方面遠沒有達到應有的程度。
基于此,安世亞太通過十幾年的工程仿真咨詢經驗,提出了“企業仿真體系建設”理念和“企業仿真體系成熟度模型”。仿真體系建設提出了一套攻下仿真堡壘的方略,是一個可以讓仿真在中國充分應用和發揮作用的體系。只有建立完整的體系,仿真技術的價值才能得以充分發揮,企業才能夠真正擁有“仿真驅動研發”的能力。
現在ANSYS集中在做平臺建設,全力打造一個通用技術的平臺。孫志偉告訴記者,想擴大仿真的應用領域,一定需要這個平臺,這樣才能充分釋放仿真的能力。
“當然要做到這些,需要用戶的整個產品流程必須在平臺上堅持做下去,過程中牽扯很多最佳實踐,這些最佳實踐經過固化就形成了最終的界面。”孫志偉說,因此ANSYS需要像安世亞太這樣熟悉本地市場,了解當地用戶真實需求的合作伙伴一起來豐富平臺的內容。“試想一下,如果把不同軟件,不同人工作產生的數據,都能用工具串接并自行分析處理,把不同人、不同部門所做的事情也串接起來,形成一套相對完整的體系,這將會是一種全新的合作方式,也會對中國制造向中國創造轉變產生巨大的推動力。”