背景信息

在當今的工廠中，精準測溫至關重要，尤其對于熔爐系統等專用設備而言更是如此。維持熔爐高效運行、延長連續運行時間并最大限度減少停機時間，是達成生產目標的關鍵。相應地，工廠熔爐系統中的熱監測對于保障產品質量、提升工藝效率及整體安全具有核心意義。

本案例研究中，阿美特克公司（AMETEK Inc.）旗下業務板塊 LAND? 與 Altair 攜手合作，探索整合計算流體動力學（CFD）仿真解決方案的工作流程，以優化其孔探式熱像儀的安裝流程。LAND? 在工業紅外測溫領域深耕逾 75 年，始終位居全球領先地位。此次合作的核心目標是在保障客戶設備及人員安全的前提下，進一步提升生產效率。

關于客戶

LAND? 是全球領先的工業儀器供應商，提供高溫計、熱像儀等非接觸式測溫儀器，以及燃燒效率與環境排放監測設備。這些儀器廣泛應用于鋼鐵、玻璃、烴加工工業（HPI）、發電等多個行業。LAND? 的業務覆蓋全球市場，為終端用戶及工程、采購與施工（EPC）公司提供支持，助力相關場所實現更安全、高效的運營。

面臨的挑戰

LAND? 的孔探式熱像儀在熔爐安裝過程中面臨一個關鍵痛點：需驗證客戶現場現有的冷卻流量是否足以避免孔探儀受損。該孔探儀需依賴氣體吹掃與水冷系統協同工作，而冷卻需求受多種因素影響 —— 從熔爐溫度到耐火材料的質量與材質，這些變量導致精準預測保障設備正常運行、防止過熱所需的流量變得極為復雜。

若冷卻需求未得到滿足，必須先升級冷卻系統才能安裝孔探儀。若抵達現場后才發現流量數據計算有誤，將因前期測算偏差導致項目延誤、突發故障排查，進而增加項目成本。因此，客戶亟需一套可靠、簡化的工作流程，無需投入成本維持專業分析師團隊、昂貴軟件及高性能硬件來構建和求解 CFD 模型，即可輕松操作管理。

Altair解決方案

孔探式熱像儀的核心測溫點為前透鏡溫度，LAND? 所有孔探式熱像儀均在前透鏡處配備熱電偶，以確保透鏡得到充分冷卻，始終處于工作溫度范圍內。為此，LAND? 尋求 Altair 的支持，探索通過預測建模解決方案確定孔探儀熱電偶溫度，尤其希望借助 Altair romAI?，基于 CFD 模型生成 AI 驅動的預測結果，更精準地預判特定冷卻條件下的溫度變化。其核心目標是開發一款能夠預測水冷式孔探儀熱電偶溫度的模型，提升預測精度。romAI? 是 Altair Twin Activate? 平臺內置的 AI 驅動工具，利用機器學習與物理數據，基于仿真和測試數據快速構建模型。LAND? 期望通過構建全新工作流程，提升尖端熱電偶溫度預測的效率與準確性，同時確保該流程易于推廣和管理。

為實現這一目標，開發過程將易用性與可靠性置于優先地位：

1. 構建孔探儀冷卻系統的詳細 CFD 模型，并通過 12 個物理測試點進行驗證，驗證結果顯示誤差范圍符合要求；
2. 利用該驗證模型執行空間填充試驗設計（DOE），生成涵蓋流量參數與尖端溫度關聯關系的綜合數據集 —— 共運行 512 次仿真，總耗時約 50-75 小時；
3. 為確保數據準確性，借助 Altair HyperStudy? 對數據集進行進一步評估與后處理，確認其可靠性；
4. 基于該驗證數據集訓練 romAI 模型，使其能夠在廣泛的流量與煙氣溫度組合場景下預測熱電偶溫度。

最終形成的解決方案兼具可靠性與易用性，無需用戶具備專業的 CFD 知識儲備。設計工程師僅需接受少量培訓，即可在工作流程中熟練運用該模型，既提升了預測精度，又提高了開發效率。

項目成果

本解決方案的核心是 romAI 模型。經實際測試驗證，該模型能在數秒內完成 12 個測試點的熱電偶溫度預測，準確率誤差控制在 10% 以內。用戶可通過基于Altair Twin Activate? 開發的定制化圖形用戶界面（GUI）FlowPro v1.0 操作該模型 ——Twin Activate? 作為功能強大且靈活的系統仿真與實時數字孿生部署平臺，支持工程師在安裝前預估系統需求，也讓客戶提前了解所需的公用設施配置，進而更精準地規劃資本支出與運營成本。通過該模型，用戶可基于外部煙氣溫度與冷卻流量參數的不同組合，即時預測熱電偶溫度與出水溫度。Twin Activate? 是一款開放靈活的解決方案，支持在產品生命周期的任一階段進行全系統仿真與實時數字孿生部署。

通過這一全新工作流程，Altair 為 LAND? 打造了新型 CFD 預測模型，數秒內即可生成結果，無需額外配備專業工程師管理和操作模型。如今，該流程已簡化至可由負責安裝工作的設計人員直接操作，顯著節省了時間與成本。

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關于 Altair 澳汰爾

Altair 是計算智能領域的全球領導者之一，在仿真、高性能計算 (HPC) 和人工智能等領域提供軟件和云解決方案，服務于16000多家全球企業，應用行業包括汽車、消費電子、航空航天、能源、機車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。

近期，Altair被全球工業軟件領導者西門子收購，成為西門子數字化工業軟件(Siemens Digital Industries Software)旗下成員，進一步鞏固西門子在仿真和工業人工智能領域的全球領導者地位，其技術正與西門子Xcelerator解決方案進行深度整合。

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