近半個世紀以來，ANSYS致力于通過工程仿真幫助客戶推動創(chuàng)新，同時降低成本并縮短產(chǎn)品的研發(fā)時間。從汽車、飛機、火車到消費類電子產(chǎn)品、工業(yè)機械乃至醫(yī)療解決方案，ANSYS軟件已經(jīng)幫助相關(guān)行業(yè)創(chuàng)造出能夠推動變革的產(chǎn)品。

雖然客戶的成就讓我們感到驚嘆不已，但是我們認為這只是仿真技術(shù)所能創(chuàng)造出的巨大價值的冰山一角。目前，仿真正在步入一個新時代，其主要包括以下三種根本性變化：

• 仿真曾經(jīng)是一種稀缺資源，僅應(yīng)用于最復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計，但現(xiàn)在正逐漸成為每種產(chǎn)品設(shè)計不可或缺的組成部分。

• 過去，產(chǎn)品仿真僅檢測單一屬性：單個物理場、單個組件以及單個設(shè)計。而現(xiàn)在我們可以利用多個物理場和數(shù)字領(lǐng)域的相互作用探索眾多系統(tǒng)級設(shè)計。

• 或許最令人振奮的是，仿真不只是被用于設(shè)計驗證，而是用于從早期概念、制造到運營和維護的整個過程。

簡而言之，工程仿真變得無處不在，能夠?qū)Ξa(chǎn)品創(chuàng)新與性能帶來積極影響，驅(qū)動營收增長并為終端用戶提供優(yōu)勢。

由于這些趨勢正在重塑ANSYS研發(fā)工程仿真軟件的方式，以及全球各個行業(yè)的客戶利用ANSYS解決方案的方式，因此我們有必要對這些變革進行深入探討。

“不只是被用于設(shè)計驗證，而是用于從早期概念、制造到運營和維護的整個過程。”

簡單產(chǎn)品已成明日黃花

當1970年工程仿真技術(shù)問世，它代表了一種新奇的功能，但需要技術(shù)熟練的工程專家進行設(shè)置，而且需要最大型組織機構(gòu)才能提供的計算資源。因此，它幾乎僅用于最復(fù)雜、最昂貴的工程產(chǎn)品，如：工業(yè)機械、汽車和飛機。

然而，在2018年，沒有一款所謂簡單的產(chǎn)品。如今，每種設(shè)計不斷突破極限，以充分利用復(fù)合材料、增材制造以及工業(yè)4.0所實現(xiàn)的高水平連接性與自動化功能的優(yōu)勢。結(jié)果是迎來了新一代智能化、耐用型的可持續(xù)性產(chǎn)品。

您可能認為工程大趨勢只是通過提高電氣化和自主性打破汽車等產(chǎn)品的常規(guī)。但是，每個行業(yè)、每種產(chǎn)品都在發(fā)生數(shù)字革命。仿真對于這個全新的世界至關(guān)重要，因為只有通過數(shù)字方式仿真這些工程趨勢帶來的所有產(chǎn)品選項，我們才能像行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者那樣獲得創(chuàng)新所需的洞察力。

目前，我們看到Skittles?糖果的制造商Mars利用與渦輪機制造商相同的ANSYS先進仿真軟件來優(yōu)化制造工藝。另外，初創(chuàng)公司Nebia利用控制火箭噴焰的相同方程式，節(jié)省了噴頭中70%的用水量。任何產(chǎn)品都不會因為太小、太簡單或者太便宜而無法享受仿真帶來的優(yōu)勢。

復(fù)雜世界的復(fù)雜分析

當我們努力追求更智能、更高效的產(chǎn)品設(shè)計時，我們不能再僅僅關(guān)注性能的單個方面或者孤立地查看一個單獨部件。過去，工程仿真團隊很可能孤立地關(guān)注單個關(guān)鍵物理場?例如，F(xiàn)1賽車制造商可能會關(guān)注對速度和性能有重大影響的車輛空氣動力學(xué)。

如今，得益于仿真軟件、硬件和處理速度方面的進步，工程師可以輕松研究多個物理場并評估整體產(chǎn)品性能。這一點至關(guān)重要，以F1為例，整體速度和性能并非僅僅取決于空氣動力學(xué)。燃燒效率、輪胎耐磨性能、電子產(chǎn)品的可靠性等因素都會影響整體性能。一個領(lǐng)域的優(yōu)化可能會導(dǎo)致對另一個領(lǐng)域做出權(quán)衡取舍，因此對所有影響因素進行綜合仿真的重要性日益突出。目前，在ANSYS全球最重要的100家客戶中，有96家使用了至少3種物理場解決方案，并應(yīng)用于整個ANSYS平臺。

計算能力與仿真軟件的進步還支持對眾多設(shè)計選項進行評估，從而顛覆整個設(shè)計過程。工程師并非通過仿真驗證某個具體設(shè)計，而是利用仿真在早期概念設(shè)計過程中分析成千上萬種可能的設(shè)計方案，以確定最佳方案。這一點在拓撲優(yōu)化中最為明顯，例如：工程師只需設(shè)置某個部件的結(jié)構(gòu)標準，仿真軟件即可自動迭代，直到找出最佳設(shè)計方案。

仿真工作越來越多地從需求階段開始，并幫助生成設(shè)計方案，而不是在確定了大部分設(shè)計選擇后再加以應(yīng)用。為了應(yīng)對現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計固有的復(fù)雜性，并利用快速創(chuàng)新帶來的機遇進而在當今社會取得成功，這是一條唯一的途徑。

“工程仿真在這個新時代至關(guān)重要。”

在整個產(chǎn)品生命周期中產(chǎn)生回報

如今，最重要的變革可能是在產(chǎn)品生命周期的各個階段更普遍地持續(xù)利用仿真技術(shù)。仿真曾經(jīng)作為初始設(shè)計與物理測試之間的一項專業(yè)工作，現(xiàn)在則被公認為具有巨大的戰(zhàn)略價值和財務(wù)回報，從早期設(shè)計階段直到產(chǎn)品的現(xiàn)場使用壽命，仿真都能夠提供重要優(yōu)勢。

直到今天，大多數(shù)產(chǎn)品決策還是靠經(jīng)驗法則來定，而且仿真主要是由工程團隊的專家使用。其他人仍然依靠最常用的工程工具，即Microsoft? Excel。隨著仿真技術(shù)發(fā)展為與Excel一樣的簡便快速，這開啟了一個全新的創(chuàng)新時代，每位工程師都能夠在設(shè)計過程中隨時從詳細的仿真洞察力中大獲裨益。當產(chǎn)品處于早期概念階段時，設(shè)計人員可以利用數(shù)字探索來測試初始概念并獲得洞察力，從而實現(xiàn)能夠滿足嚴苛的用戶需求并獲得豐厚利潤的初步產(chǎn)品設(shè)計方案。

如今，Excel可幫助我們實時更新與計算數(shù)百萬行數(shù)據(jù)并繪制相應(yīng)圖表，而且谷歌搜索引擎能夠讓我們即時訪問數(shù)十億個網(wǎng)站，令人難以理解的是，每位工程師卻不能平等地使用仿真技術(shù)。ANSYS通過Discovery Live及其它產(chǎn)品取得突破性進展，致力于讓這種夢想成為現(xiàn)實。再過幾年，如果工程師沒有全面使用仿真技術(shù)，難以想象我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)創(chuàng)新。

此外，仿真也在越來越多地應(yīng)用到制造階段，在此階段它能夠顯著提高生產(chǎn)的效率、成本效率和靈活性。隨著產(chǎn)品大規(guī)模定制的興起?得益于增材制造（即3D打印技術(shù)），仿真有助于確保成品擁有最佳形狀，同時確保精確度、低成本以及隨著時間推移而具有高度一致性。

增材制造使我們有可能生產(chǎn)出幾乎任何想象得到的形狀，但什么才是最佳形狀呢？人類大腦能否想像出最佳形狀呢？另外，對于大規(guī)模定制，我們?nèi)绾未_保每次變化都能夠保持產(chǎn)品的完整性與性能？仿真是大規(guī)模發(fā)揮3D打印潛能的關(guān)鍵所在，它使企業(yè)能夠輕松進行按需分析和回答上述問題，從而滿懷信心地交付獨特、可靠的高品質(zhì)產(chǎn)品。

隨著產(chǎn)品從設(shè)計、制造進入運營階段，仿真能夠繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而有助于在現(xiàn)場提供最佳的結(jié)果。通過使用遠程傳感器收集關(guān)于產(chǎn)品工況的數(shù)據(jù)，分析人員可以創(chuàng)建產(chǎn)品的虛擬復(fù)制品?數(shù)字孿生體，然后對數(shù)字模型施加相同的物理力和其他環(huán)境條件。在不存在或者無法實現(xiàn)物理傳感器的情況下，仿真技術(shù)作為數(shù)字孿生體的組成部分，能以虛擬傳感器的形式提供關(guān)鍵洞察力。此外，仿真還可以執(zhí)行假設(shè)研究，以獲得最佳性能；而且能夠預(yù)測嚴重故障或維護需求。

目前，數(shù)字孿生體還處于萌芽階段，但隨著工業(yè)4.0日趨成熟，它們會變得愈發(fā)普及，能夠在云端或者在本地上按需運行。仿真將日益成為一種產(chǎn)品內(nèi)部的體驗，其中數(shù)字孿生體是產(chǎn)品設(shè)計和運行的內(nèi)在組成部分，它與人工智能和機器學(xué)習(xí)算法一起運行。

“仿真也在越來越多地應(yīng)用到制造階段，在此階段它能夠顯著提高生產(chǎn)的效率、成本效率和靈活性。”

無處不在的仿真：新的必備工具

盡管不是所有企業(yè)都對每種產(chǎn)品使用仿真、研究多種物理場的效應(yīng)或者在整個產(chǎn)品生命周期使用仿真，但是這三個趨勢卻吹響了未來的號角。行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)在使用這些最佳實踐。不久以后，普遍深入地利用工程仿真將不再只是少數(shù)人的競爭優(yōu)勢，而會成為所有人的必備工具。

仿真軟件的持續(xù)改進使廣泛的用戶能夠在整個企業(yè)范圍內(nèi)更輕松地應(yīng)用這些最佳實踐。如果您目前僅在產(chǎn)品研發(fā)功能方面或者僅僅針對特定設(shè)計方案使用仿真技術(shù)，那么您就無法充分發(fā)揮ANSYS軟件的全部潛力，進而也無法為貴公司提供戰(zhàn)略優(yōu)勢和經(jīng)濟效益。

當工程仿真軟件在大約50年前問世時，相比那些在認識和發(fā)揮仿真潛力方面慢一拍的企業(yè)，早期使用者很快就從中脫穎而出。未來它將成為每位工程師工具箱中的必備品。