近年來，國內(nèi)外各軍工單位都在積極發(fā)展以CAE/CAD/CAM 為核心的“虛擬化仿真設(shè)計制造技術(shù)”為基礎(chǔ)的“數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計”以及“數(shù)字軍工信息化”。這其中計算機輔助工程（CAE）技術(shù)對軍工產(chǎn)品的貢獻是極其巨大的�，F(xiàn)代CAE 的三大方向——結(jié)構(gòu)力學有限元分析（FEA）、計算流體力學分析（CFD）和計算電磁學分析（CEM），在軍工單位的科研生產(chǎn)中均發(fā)揮了巨大的作用。同時，仿真技術(shù)也是當今世界發(fā)展快、應(yīng)用廣、滲透性強、影響深遠的關(guān)鍵研發(fā)技術(shù)，已成為衡量一個國家和地區(qū)創(chuàng)新設(shè)計的重要標志和設(shè)計技術(shù)手段。國外發(fā)達國家在產(chǎn)品研制中，運用仿真技術(shù)實現(xiàn)虛擬設(shè)計已經(jīng)取得了成功的應(yīng)用，包括電器、飛機等大量新產(chǎn)品的研制都是在數(shù)字化設(shè)計模型的基礎(chǔ)上通過仿真技術(shù)實現(xiàn)虛擬裝配、分析、性能模擬及環(huán)境適應(yīng)軟件模擬測試等。實現(xiàn)了仿真技術(shù)集成應(yīng)用全新突破，用仿真軟件技術(shù)全面支撐著產(chǎn)品高效研制開發(fā)。隨著計算機輔助工程（CAE）技術(shù)成為產(chǎn)品設(shè)計和實現(xiàn)重大工程核心技術(shù)，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，數(shù)字仿真分析在航空、航天、機械、電子等領(lǐng)域獲得巨大成功應(yīng)用，正在逐步成為制造業(yè)信息化深入應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，國際大型企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的全周期中已經(jīng)普遍應(yīng)用仿真軟件虛擬設(shè)計技術(shù)加快了產(chǎn)品研制。

    在我國，大力推進仿真技術(shù)應(yīng)用能力建設(shè)已成為貫徹科學發(fā)展觀、建設(shè)創(chuàng)新型國家的迫切需要。特別是面臨原材料上漲、人民幣升值等因素為企業(yè)發(fā)展帶來的巨大挑戰(zhàn)，縮短產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)周期、增加產(chǎn)品高科技附加值成為提高企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵，而仿真軟件集成技術(shù)成為促進產(chǎn)品工程設(shè)計的關(guān)鍵基礎(chǔ)，這是因為在整個產(chǎn)品生命周期中，產(chǎn)品研發(fā)雖然只占了產(chǎn)品整體成本的5%，但產(chǎn)品研發(fā)對產(chǎn)品卻要產(chǎn)生70%的影響，這種影響包括了成本、性能、質(zhì)量等。特別是隨著產(chǎn)品科研向高科技領(lǐng)域的跨入及當前產(chǎn)品科研所面對的全新競爭態(tài)勢，在研發(fā)-生產(chǎn)-銷售的競爭時代背景下，競爭越來加劇。“縮短產(chǎn)品研制周期”、“降低產(chǎn)品研發(fā)成本”、“提高產(chǎn)品質(zhì)量”、“提高產(chǎn)品高技術(shù)附加值”等已成為產(chǎn)品研發(fā)的共同要求。目前的工程研發(fā)信息支撐環(huán)境只能滿足常規(guī)產(chǎn)品的開發(fā)，而難以滿足以上高標準的產(chǎn)品研發(fā)要求，如現(xiàn)有的CAD 設(shè)計系統(tǒng)只能輔助工程設(shè)計計算、繪圖，而不能全部勝任虛擬設(shè)計模擬分析全部要求，現(xiàn)有的仿真分析系統(tǒng)是以機械專業(yè)分析為主的工程分析單一工具，無法進行空氣動力學、水下運動和電磁等新設(shè)計業(yè)務(wù)要求，現(xiàn)有的計算機軟、硬件設(shè)備也無法滿足大量并行設(shè)計計算和設(shè)計工藝模擬分析要求，在數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化加工及數(shù)字化試驗方面與虛擬仿真創(chuàng)新應(yīng)用還存在著巨大的差距。如目前動力系統(tǒng)的設(shè)計中主要依靠傳統(tǒng)的設(shè)計手段和局部仿真分析手段。但這些傳統(tǒng)設(shè)計手段都難以滿足復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計需要，因為這些手段都有其嚴重的不足性，經(jīng)驗設(shè)計難以發(fā)現(xiàn)新方案中存在的不足，產(chǎn)品有潛在質(zhì)量問題，實物實測手段的物理樣機制造和測試消耗大，周期長，有難度, 方案改動不易；局部仿真分析只能預(yù)測大方向，難以準確把握詳細細節(jié)，難以預(yù)計產(chǎn)品整體使用性能和壽命。因此，在我們的設(shè)計中迫切需要加大設(shè)計仿真應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計手段提高設(shè)計水平，用集成仿真軟件技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品的精益研發(fā)，這也是產(chǎn)品科研、生產(chǎn)和工程信息化的技術(shù)關(guān)鍵所在。

    為了實現(xiàn)從“畫、加、打”研制模式向“仿真驅(qū)動產(chǎn)品研發(fā)”模式的快速轉(zhuǎn)變，就要在現(xiàn)有的仿真設(shè)計基礎(chǔ)上通過集成仿真軟件技術(shù)應(yīng)用，快速構(gòu)建企業(yè)精益研發(fā)基礎(chǔ)平臺。

    仿真驅(qū)動研發(fā)

    因目前的產(chǎn)品基本都是一個復(fù)雜的集機電一體化，還可能包含光、氣、液以及火藥爆炸、燃燒于一體的綜合系統(tǒng)。對于這樣的復(fù)雜綜合產(chǎn)品系統(tǒng)，迫切需要對其整體及零部件設(shè)計進行結(jié)構(gòu)強度分析，需要用ANSYS Mechanical 軟件完成結(jié)構(gòu)靜態(tài)強度、剛度性能分析及結(jié)構(gòu)動力學分析，包括模態(tài)分析、沖擊振動響應(yīng)分析、模擬自由飛行及運輸過程中的隨機振動分析，需要進行非金屬材料的結(jié)構(gòu)力學性能分析和金屬/復(fù)合材料的線性/非線性強度、剛度、屈曲及振動分析，從而實現(xiàn)產(chǎn)品復(fù)雜部件在固化降溫、高溫點火、長期儲存等情況下的設(shè)計結(jié)構(gòu)完整性分析及其在工作情況下的線性/非線性強度變化、溫度場及溫度應(yīng)力分析等。需要通過ANSYS CFX 軟件完成產(chǎn)品氣動力精確評估的六面體網(wǎng)格劃分，完成阻力精確評估，進行馬格努斯力精確評估，進行動態(tài)不穩(wěn)定特性模擬和高速飛行氣動安全性評估分析等，特別是瞬態(tài)、高溫、高壓的復(fù)雜物理化學過程其中所涉及的復(fù)雜流體動力學問題、傳熱學問題、燃燒化學反應(yīng)問題還需要涉及多個相關(guān)軟件耦合仿真分析和多學科優(yōu)化，ANSYS-CFX/ ANSYS FLUENT 強大的流固耦合技術(shù)可以和ANSYS 結(jié)構(gòu)分析軟件進行流動、熱、結(jié)構(gòu)的耦合場計算，也是有著極大的技術(shù)優(yōu)勢。應(yīng)用ANSYS 流、固耦合分析完成燃燒過程的化學反應(yīng)/氣體動力學分析、膛內(nèi)多相流內(nèi)彈道安全性與穩(wěn)定性分析，從而達到優(yōu)化設(shè)計性能的目的。同樣，在同一方案、同一模型上還要利用AUTODYN 進行威力或毀傷效果模擬分析，完成穿甲、射流及爆轟等侵徹效應(yīng)分析。而以上所有的分析都離開產(chǎn)品數(shù)字化模型，如何保持模型數(shù)據(jù)在多個專業(yè)分析軟件中充分利用也正是提高產(chǎn)品設(shè)計分析效率的關(guān)鍵。

    ANSYS Workbench協(xié)同仿真技術(shù)環(huán)境集成了仿真模型設(shè)計、專業(yè)計算求解和仿真結(jié)果處理等，將結(jié)構(gòu)強度分析、流體力學分析、瞬態(tài)非線性及爆轟動力學分析等專業(yè)分析軟件數(shù)據(jù)集成在了一個系統(tǒng)里，方便了使用，提高了設(shè)計仿真工作效率。

    協(xié)同仿真技術(shù)環(huán)境

    同時Workbench仿真技術(shù)集成了設(shè)計數(shù)據(jù)模型和設(shè)計分析參數(shù)及仿真分析步驟過程和流程，通過Workbench環(huán)境，方便了仿真分析數(shù)據(jù)管理。

    另外，設(shè)計仿真軟件運行也需要良好的硬件支撐。特別是在集成環(huán)境下，大量仿真計算需要大內(nèi)存、多核多CPU的快速運算，需要大量的中間數(shù)據(jù)存儲和大量分析結(jié)果數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸。因此，必須建立與其相適應(yīng)的高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和高性能計算服務(wù)系統(tǒng)，如千兆傳輸網(wǎng)絡(luò)和高速內(nèi)部infiniband計算專用網(wǎng)絡(luò)，圖形工作站、計算機服務(wù)器或刀片服務(wù)器及高性能計算集群等，為各仿真終端和仿真設(shè)計系統(tǒng)提供硬件支持，為仿真計算和仿真設(shè)計提供通用的軟件運行支持，同時對仿真軟、硬件、仿真計算任務(wù)、仿真流程協(xié)同管理，實現(xiàn)高效協(xié)同仿真設(shè)計，達到產(chǎn)品設(shè)計精益研發(fā)。

    集成環(huán)境下硬件支撐

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標題：仿真集成技術(shù)在企業(yè)精益研發(fā)中的應(yīng)用

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