△Altair 正式發(fā)布全球100個(gè)AI應(yīng)用案例電子書(shū)，內(nèi)容覆蓋10+行業(yè)的100個(gè)AI應(yīng)用場(chǎng)景。點(diǎn)擊圖片立即獲取，了解全球AI驅(qū)動(dòng)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用成功案例，以及AI技術(shù)如何為工業(yè)制造業(yè)的產(chǎn)品全生命周期帶來(lái)賦能與革新。

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Altair產(chǎn)品有非常好的二次開(kāi)發(fā)能力，在通用仿真軟件基礎(chǔ)上，三一結(jié)合業(yè)務(wù)實(shí)際可以定制開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的仿真APP，進(jìn)一步提升仿真效率。

——三一集團(tuán)副總經(jīng)理、數(shù)字孿生研究院院長(zhǎng) 郄永軍

在2025 Altair 區(qū)域技術(shù)大會(huì)·華南站的精彩演講

”

從工程仿真角度而言，Altair是三一整個(gè)仿真軟件體系里占比最大的。今天主要站在Altair的用戶視角跟大家分享一些工程機(jī)械數(shù)字仿真體系方向的建設(shè)與思考。本次分享主要分為以下幾個(gè)方面：

1、三一集團(tuán)簡(jiǎn)介；

2、工程機(jī)械作業(yè)場(chǎng)景及核心競(jìng)爭(zhēng)力；

3、數(shù)字仿真技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用；

4、三一的數(shù)字仿真體系建設(shè)；

5、數(shù)字仿真助力三一集團(tuán)“低碳化”轉(zhuǎn)型；

6、仿真流程與數(shù)據(jù)管理；

7、數(shù)字孿生應(yīng)用。

正文如下：

三一集團(tuán)簡(jiǎn)介

三一集團(tuán)始創(chuàng)于1989年，業(yè)務(wù)全面涉及混凝土機(jī)械、挖掘機(jī)械、起重機(jī)械、筑路機(jī)械、樁工機(jī)械、風(fēng)電設(shè)備、港口機(jī)械、石油裝備、煤炭裝備、裝配式建筑PC等，是中國(guó)首家“破千億”工程機(jī)械企業(yè)，旗下?lián)碛腥恢毓ぁ⑷粐?guó)際、三一重能三家上市公司，業(yè)務(wù)覆蓋全球150多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

三一在國(guó)內(nèi)和國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)都非常好，去年60%以上的利潤(rùn)來(lái)自于海外，所以現(xiàn)在整個(gè)產(chǎn)品體系在大量向海外市場(chǎng)拓展。

目前三一正在實(shí)施三大戰(zhàn)略：全球化，數(shù)智化，低碳化。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本屬于存量市場(chǎng)，增量市場(chǎng)主要來(lái)自于海外。從這個(gè)視角來(lái)看，仿真對(duì)于三一全球化和低碳化戰(zhàn)略能發(fā)揮很大的使能作用，通過(guò)仿真驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新，持續(xù)提升三一全球競(jìng)爭(zhēng)力。

工程機(jī)械作業(yè)場(chǎng)景及核心競(jìng)爭(zhēng)力

我們都知道做仿真很重要的一點(diǎn)在于需要了解產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力在哪里、產(chǎn)品特征是什么。從工程機(jī)械這個(gè)大的賽道來(lái)看，最大的特點(diǎn)就是工況復(fù)雜。乘用車(chē)行業(yè)有標(biāo)準(zhǔn)工況，但是工程機(jī)械行業(yè)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)工況，典型工況覆蓋不全，極限工況又容易過(guò)設(shè)計(jì)。以挖掘機(jī)為例，其挖掘?qū)ο蟮降资鞘裁矗茈y百分百窮盡，樁機(jī)對(duì)于地下的作業(yè)工況是什么也很難窮盡。我們經(jīng)常說(shuō)的土方、石方和土石方，其實(shí)是不全面的，所以這種情況對(duì)仿真來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)很大，因?yàn)榉抡嫠柽吔鐥l件是復(fù)雜多變的。

工程機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品主要的競(jìng)爭(zhēng)力是高可靠、長(zhǎng)壽命、低能耗、強(qiáng)動(dòng)力等，做仿真首先要關(guān)注的是為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提升做貢獻(xiàn)。只有產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提升了，才能賣(mài)的更好，才能給企業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)，才能給社會(huì)創(chuàng)造更大價(jià)值。

那么為什么仿真會(huì)跟全球化戰(zhàn)略有關(guān)系呢？當(dāng)我們面向全球市場(chǎng)的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)工況特征跟國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相比有很大的變化，客戶的關(guān)注點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化。前面提到我們關(guān)注高可靠、長(zhǎng)壽命、低能耗、強(qiáng)動(dòng)力，在海外市場(chǎng)，例如北美、歐洲，會(huì)比較關(guān)注舒適性、環(huán)境適應(yīng)性、安全性等，因此仿真技術(shù)體系建設(shè)需隨著產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力需求的變化而變化。

數(shù)字仿真技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用

過(guò)去無(wú)論是一維的機(jī)電液控聯(lián)合仿真，還是三維的結(jié)構(gòu)、流體仿真，三一都有豐富的實(shí)踐案例。我加入三一之后，系統(tǒng)性梳理了三一的仿真技術(shù)體系，目前有6大一級(jí)學(xué)科、18個(gè)二級(jí)學(xué)科，基本上把結(jié)構(gòu)仿真、流體仿真、振動(dòng)噪聲仿真、多體動(dòng)力學(xué)仿真、機(jī)電液控多學(xué)科系統(tǒng)仿真、電磁兼容性仿真等全部納入進(jìn)去了。

但是這些技術(shù)到底應(yīng)該怎么應(yīng)用呢？從整個(gè)體系考慮，如何將這么多仿真技術(shù)在一個(gè)產(chǎn)品上應(yīng)用其實(shí)是非常講究的。首先工程機(jī)械的研發(fā)周期很短，設(shè)計(jì)周期比乘用車(chē)更短，所以在很短的時(shí)間之內(nèi)說(shuō)服產(chǎn)品研發(fā)人員加大仿真技術(shù)運(yùn)用是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，我們需要證明仿真工作是有價(jià)值的。

數(shù)字仿真體系建設(shè)

三一數(shù)字仿真體系建設(shè)，是以產(chǎn)品研發(fā)V模型為基礎(chǔ)的。在V模型左側(cè)，我們從整機(jī)、系統(tǒng)到零部件逐層進(jìn)行功能/性能指標(biāo)定義和分解，同時(shí)對(duì)每一層級(jí)的功能/性能做好驗(yàn)證和確認(rèn)，V模型左側(cè)主要依靠仿真完成驗(yàn)證，而V模型右側(cè)主要依賴物理試驗(yàn)完成驗(yàn)證，但是物理試驗(yàn)一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，需要回過(guò)頭再設(shè)計(jì)、再制造、再試驗(yàn)，不僅影響產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度，也會(huì)增加研發(fā)成本。而仿真是在計(jì)算機(jī)里面開(kāi)展虛擬驗(yàn)證，無(wú)需物理樣件，也無(wú)需物理驗(yàn)證環(huán)境，因此迭代更快、成本更低。

所以做好仿真，能夠省時(shí)間、省成本。但要想充分發(fā)揮仿真的價(jià)值，理想狀態(tài)下需要在V模型左側(cè)做到“應(yīng)仿盡仿”，把產(chǎn)品所有的性能指標(biāo)都驗(yàn)證充分，避免設(shè)計(jì)缺陷逃逸到物理試驗(yàn)環(huán)節(jié)，甚至逃逸到最終客戶側(cè)。

如果要做到應(yīng)仿盡仿，必然會(huì)帶來(lái)一個(gè)很大的挑戰(zhàn)：研發(fā)流程里是否有那么多時(shí)間去完成全部仿真。比如當(dāng)設(shè)計(jì)周期只有一到三個(gè)月，要判斷是否來(lái)得及做到應(yīng)仿盡仿。所以我們不僅追求仿真要應(yīng)仿盡仿，還要高度關(guān)注仿真效率。如果仿不準(zhǔn)、仿不快，還要追求應(yīng)仿盡仿，是很難實(shí)現(xiàn)的。

講完數(shù)字仿真，我們?cè)僦v一下數(shù)字孿生的重要性。仿真是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬驗(yàn)證和優(yōu)化的一種手段，數(shù)字孿生則是對(duì)物理產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控、分析、預(yù)測(cè)、優(yōu)化和控制的一種手段。仿真主要是基于物理機(jī)理，而數(shù)字孿生是物理機(jī)理和數(shù)據(jù)融合驅(qū)動(dòng)的。

我們都知道工況的精準(zhǔn)定義對(duì)于提升仿真結(jié)果置信度至關(guān)重要，但實(shí)際上對(duì)于工程機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)，通常使用兩類(lèi)工況：一類(lèi)是典型工況，一類(lèi)是極限工況，不管哪一種工況定義都存在一定缺陷，典型工況很難覆蓋所有客戶工況，而用極限工況做邊界條件又會(huì)存在一定的過(guò)設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品電動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)型背景下，過(guò)設(shè)計(jì)是很不利的。

基于數(shù)字孿生技術(shù)，我們可以真正采集客戶最真實(shí)的作業(yè)工況，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)更符合客戶的真實(shí)需求。工程機(jī)械屬于典型的多品種、小批量賽道，數(shù)字孿生技術(shù)有助于精確捕獲客戶真實(shí)使用需求和工況特征，這對(duì)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提升是非常重要的。所以我們希望把數(shù)字仿真和數(shù)字孿生銜接起來(lái)形成一個(gè)整體。

數(shù)字仿真助力三一集團(tuán)“低碳化”轉(zhuǎn)型

在仿真技術(shù)應(yīng)用方面，結(jié)構(gòu)仿真、流體仿真、多體動(dòng)力學(xué)仿真等常規(guī)仿真方法都是工程機(jī)械產(chǎn)品必須要使用的。近幾年，隨著產(chǎn)品加速向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，機(jī)電液熱控聯(lián)合仿真技術(shù)變得越來(lái)越重要，尤其是能量管理仿真、三電系統(tǒng)熱管理仿真等。因此，近年來(lái)，三一在機(jī)電液熱控多學(xué)科系統(tǒng)仿真領(lǐng)域花了很大力氣。

在電動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，電磁兼容性也是必須要考慮的一個(gè)重要因素，越來(lái)越多的國(guó)家都制定了電磁兼容性法規(guī)，如果電磁兼容性做不好，就會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，如高低壓線束串?dāng)_、顯示器黑屏、無(wú)線信號(hào)失常等，導(dǎo)致功能失效，甚至帶來(lái)安全隱患。所以，EMC電磁兼容仿真也是今年我們?cè)诩訌?qiáng)的重要的仿真能力。

還有一個(gè)很重要的點(diǎn)是整機(jī)性能樣機(jī)，從產(chǎn)品經(jīng)理的視角來(lái)看，需要關(guān)注產(chǎn)品整體性能表現(xiàn)，因?yàn)樽罱K交付到客戶現(xiàn)場(chǎng)的是一個(gè)整機(jī)產(chǎn)品。怎么把整機(jī)的性能樣機(jī)構(gòu)建出來(lái)，也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)?strong>建模的工作量非常龐大，需要把機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等都建成模型。有了整機(jī)級(jí)性能樣機(jī)，就可以讓產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)虛擬運(yùn)行，進(jìn)而開(kāi)展整機(jī)虛擬試驗(yàn)，無(wú)需制造物理樣機(jī)，大幅縮短物理驗(yàn)證周期。

三一的仿真體系建設(shè)

前面主要是站在仿真的技術(shù)角度看，下面我們從仿真管理角度看，仿真體系建設(shè)離不開(kāi)仿真流程管理和數(shù)據(jù)管理，也就是SPDM。在此我們非常感謝Altair，從2021年開(kāi)始在三一持續(xù)開(kāi)展仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建設(shè)。三一仿真人員散在各個(gè)事業(yè)部、仿真學(xué)科比較多、產(chǎn)品線也非常寬，如果沒(méi)有這樣一個(gè)平臺(tái)去管理，整個(gè)仿真工作就全部被碎片化了，仿真知識(shí)也很難重用。所以這幾年在仿真管理上我們主要開(kāi)展了SPDM系統(tǒng)的建設(shè)。這個(gè)系統(tǒng)不是個(gè)孤立的系統(tǒng)，它打通了設(shè)計(jì)平臺(tái)、試驗(yàn)平臺(tái)，能夠讓我們從設(shè)計(jì)、仿真到試驗(yàn)形成較為完整的產(chǎn)品驗(yàn)證閉環(huán)，設(shè)計(jì)、仿真和試驗(yàn)全部在線化，流程數(shù)據(jù)全部打通，對(duì)整個(gè)管理效能提升的幫助非常大。

另外，Altair產(chǎn)品有非常好的二次開(kāi)發(fā)能力，在通用仿真軟件基礎(chǔ)上，三一結(jié)合業(yè)務(wù)實(shí)際可以定制開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的仿真APP，進(jìn)一步提升仿真效率，讓專(zhuān)職仿真工程師專(zhuān)注于新的仿真技術(shù)攻關(guān)和仿真方法開(kāi)發(fā)，將成熟的仿真方法封裝成APP交給設(shè)計(jì)人員使用，降低仿真技術(shù)門(mén)檻，讓設(shè)計(jì)人員也能夠快速、高質(zhì)量完成基礎(chǔ)仿真工作。

三一的數(shù)字孿生應(yīng)用

最后一項(xiàng)是之前提到的數(shù)字孿生應(yīng)用。數(shù)字孿生對(duì)工程機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要，在某些產(chǎn)品上甚至是剛需，尤其在一些特定使用場(chǎng)景下，比如智慧礦山、智慧攪拌站園區(qū)等。仿真主要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、驗(yàn)證和優(yōu)化，有了孿生之后不僅可以對(duì)物理產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，更主要的是可以基于實(shí)際運(yùn)行工況和產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提升產(chǎn)品運(yùn)維效能。

數(shù)字仿真是三一研發(fā)創(chuàng)新的核心技術(shù)之一，是三一打造全球化競(jìng)爭(zhēng)力的有力工具，在三一積極踐行“全球化、數(shù)智化、低碳化”的“三化”戰(zhàn)略中發(fā)揮了至關(guān)重要的使能作用，留下了濃墨重彩的一筆。2025年，三一集團(tuán)正式出版發(fā)行了《數(shù)字仿真 三一集團(tuán)產(chǎn)品創(chuàng)新加速器》一書(shū)，匯集了三一多年來(lái)在數(shù)字仿真領(lǐng)域的寶貴經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐案例，歡迎大家批評(píng)指正！

以上就是我本次介紹的全部?jī)?nèi)容，謝謝大家！

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