文章背景

家電行業主要包括冰箱、洗衣機、空調、油煙機、電磁爐等家電產品，在產品的設計過程中，需要考慮到產品的結構、強度、熱傳導、流體動力學等多個方面，傳統的物理樣機試制方法不僅周期長、成本高，而且難以對設計方案進行全面的驗證和優化，而CAE仿真分析技術就能很好的解決這些問題。

家電研發涉及到的研究方向有流體、結構、一維、電磁、光學、熱力學等，通常采用的CAE技術包括：有限元分析（FEA）、計算流體動力學（CFD）、優化與仿真、多體動力學等技術，CAE可以對家電產品的結構、流體特性、熱性能、電磁兼容性和聲學性能進行模擬和分析。CAE仿真技術可以提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。眾多的企業已經將CAE技術廣泛用于家用電器的開發設計中，與傳統的試驗和設計經驗相結合，形成很好的互補，并解決了很多實際問題。

面臨挑戰

盡管家電行業普遍采用了CAE技術為產品研發賦能，由于存在產品種類繁多、功能差異性大、新品上市時間短等特點，仍舊存在不少問題。例如：

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仿真滯后于試驗

當前家電行業的CAE技術應用主要集中在產品樣品測試或上市后對于產品改進方面，而在正向研發過程中仿真占比仍然較少，要想發揮CAE技術的仿真驅動設計的目標，仍需要像汽車行業一樣建立一套規范化的業務流程，實現仿真對設計方案同步快速評估，通過對業務流程規范，發揮仿真分析在正向研發過程中更大的作用。

02

設計-仿真協同不夠緊密

當前的設計與仿真業務溝通主要手段為線下溝通或通訊工具的溝通，所有任務需求與數據的傳遞沒有標準化流程，造成仿真分析工作隨機性較強，仿真工作在前期研發中不能與設計同步，不能完成產品設計的閉環驗證，仿真難以在設計過程中，為設計改進提供支持。

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缺少仿真規范和系統支撐

家電行業由于自身特點，當前仍有不少仿真分析沒有建立標準化分析清單和指標檢查規范，主要基于試驗或產品問題的被動分析；同時試驗或產品問題與仿真分析缺少數據追溯，不能有效實現問題清單閉環管理，缺少信息化系統的支撐；另外，常規重復性的工作耗時耗力、效率低，確少自動化支持。

解決方案

海克斯康家電行業仿真流程及數據管理解決方案包括：仿真分析規范管理、仿真數據管理、任務流程管理和工具軟件集成。

圖 1 SimManager總體解決方案

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仿真分析規范管理

主要包括：分析清單管理、工況指標管理，以及標準模型和標準規范的管理。

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仿真數據管理

主要包括：模型數據、結果數據、分析報告等仿真數據的管理，以及對問題清單的管理和建立問題跟蹤庫。通過不斷積累的輸入參數和仿真結果數據，利用機器學習，快速進行評估或優化。

圖 2風扇形狀對流量影響的快速預測

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任務流程管理

任務流程管理主要包括：任務的發起、任務執行狀態的監控，已經標準流程的自動化后處理，以及仿真結果線上評估和報告自動生成，并通過和PDM/PLM系統集成，仿真人員獲取數模，快速進行設計方案評估，可以實現設計-仿真的業務協同。

圖 3通過和PDM集成實現設計仿真協同

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工具軟件集成

主要包括：客戶端上的軟件集成以及與隊列系統上的軟件集成，并可封裝實現對仿真APP的集成，通過SimManager封裝成熟的部件仿真APP（如風扇噪聲仿真），設計人員可以調用APP，輸入相關參數，快速得到結果。

圖 4 SimManager封裝的風扇仿真APP

通過SimManager仿真流程及數據管理平臺建設，可達到幫助家電企業提升產品研發水平、提高產品設計質量和縮短產品研制周期的目的。