多學科應用集成平臺的案例
多學科應用集成平臺應用案例
案例背景
兵器某裝備的研發需要多個部門配合工作，對產品功能進行仿真驗證時，需要把各部分模型進行集成，獲得各部分模型之間的耦合關系，且需要在仿真過程中保證各部分模型之間能夠進行高效的數據交互。所以需要構建多學科聯合仿真平臺，將各學科數據進行耦合，提高仿真精度和效率。
解決方案
本案例通過多學科應用集成平臺，完成兵器某裝備研發流程封裝，包含參數化網格劃分、碰撞分析、結果后處理及自研數據處理。同時，基于平臺提供的試驗設計和優化分析方法，能夠在復雜的設計空間中搜索最優設計參數，達到減少設計周期，提高設計效率的目的。
某裝備性能分析及優化解決方案
了解多學科應用集成平臺方案更多信息：
http://jsform2.com/web/formview/66390a4175a03c2416365f26
展開 多學科應用集成平臺方案簡介
<h1>應用背景</h1><p>在現代產品研發過程中，研發工程師會用到各種各樣的算法、程序等軟件工具，比如基于一些經驗公式進行初步估算、采用CAD軟件建立三維數字樣機模型、采用FEA/CFD等多物理場仿真軟件進行結構/流體/散熱/電磁等不同物理場的仿真分析、基于行業規范算法在通用計算軟件結果的基礎上進行數據后處理，結合優化軟件對某些設計參數進行調整及優化計算等，整個過程中涉及到眾多軟件之間的數據傳遞和重復操作，流程和數據關系復雜、軟件應用門檻高，不利于工程師進行設計方案的快速調整和驗證。</p><p>SIM.MAP多學科應用集成平臺，可用于對自研程序、主流CAD、CAE工具軟件的集成封裝，形成系列化專用組件庫。基于平臺循環、分支、判斷等多種流程控制組件，可搭建面向不同行業、不同專業的復雜分析流程，實現分析流程自動化運行。同時，結合平臺優化工具，為用戶改進和優化各類復雜工程問題提供了一套系統、高效的解決方案。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://i0.hdslb.com/bfs/article/1d9fa904ede3bf474587717d084b6c7c3546678929918047.png" height="614" width="865"></p><p class="ql-align-center">圖 1 平臺架構 </p><h1>應用范圍</h1><p>平臺可用于船舶、核電、航空航天、兵器、電子、能源電力、汽車等行業。</p><h1>應用集成框架</h1><p>應用集成框架通過對仿真組件集成，為設計仿真的相關人員提供一個集設計、仿真、優化為一體的工作環境。
展開 Optimus—多學科仿真集成與優化設計平臺
Optimus是比利時Noesis Solutions公司專注研發的一款多學科仿真集成與優化設計軟件產品。通過Optimus平臺，可管理多學科的仿真流程及數據，自動顯示和探索設計空間，進行產品設計過程中的自動性能優化，實現多學科、多指標參數的均衡優化，能對產品設計部門的設計變更給出明確指導意見，在提高產品性能的同時降低成本、縮短設計時間。
產品介紹
?? 多學科仿真流程集成
多學科仿真流程集成是進行自動化優化迭代的基礎，是實現多學科協同的前提條件。Optimus支持對常用汽車領域三維建模、有限元仿真分析工具進行集成與調用，將不同部門、不同專業的仿真工具集成起來，比如結構、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學等學科的仿真工具，在同一平臺下自動調用各工具，執行多學科耦合仿真分析。
?? 試驗設計
科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用少量代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，實現參數的靈敏度分析、相關性分析，辨別關鍵參數，幫助用戶深入了解設計問題。
?? 代理模型
基于試驗設計/實驗測試得到的數據，建立反映設計參數與產品性能之間關系的近似模型，以數字化模型替換耗時仿真，大幅度提高優化效率。
展開 Optimus-過程集成與多學科優化平臺
Optimus-過程集成與多學科優化平臺
比利時NOESIS SOLUTION公司的OPTIMUS是世界知名的過程集成與設計優化（PIDO）工具，采用圖形操作界面，可快速整合產品設計過程中的各種CAD/CAE軟件，實現自動化的仿真、方案對比，尋求性能最優的設計參數方案。
產品介紹
OPTIMUS針對多學科的設計參數進行分析以及優化，基于圖形化的用戶界面或者Python程序調用進行仿真流程集成、試驗設計、響應面建模、參數最優化設計以及魯棒性與可靠性分析設計等，提高產品合格率及可靠性，同時降低生產成本，提高整體的經濟效益。
? 多學科仿真流程及自動化運行
綜合考慮力、熱、聲、電、磁等多個學科的約束條件及優化目標，把用于CAD建模、前后處理工具、求解器等軟件/程序按照分析流程的執行順序管理起來，在同一平臺下自動調用各工具執行多學科耦合仿真分析。
? 試驗設計
基于數學理論的實驗設計方法，科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用最少量的具有代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，獲得足夠的對比分析數據。對于包含多種方案的實驗數據或仿真數據，定量地分析得到各設計參數對產品性能的影響程度、設計參數與產品性能之間的關系。
? 響應面建模
在試驗設計的基礎上，進一步建立設計參數與產品性能之間的數學關系，以快速預測產品性能，提供信賴域功能幫助用戶進行快速方案設計。
? 設計優化
結合全局尋優算法與局部尋優算法，快速精確獲得滿足設計要求的最優設計參數組合及性能指標。支持在已構建的多個響應面模型上優化，并提供多種自帶響應面建模的優化算法。
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Optimus—多學科仿真集成與優化設計平臺
Optimus是比利時Noesis Solutions公司專注研發的一款多學科仿真集成與優化設計軟件產品。通過Optimus平臺，可管理多學科的仿真流程及數據，自動顯示和探索設計空間，進行產品設計過程中的自動性能優化，實現多學科、多指標參數的均衡優化，能對產品設計部門的設計變更給出明確指導意見，在提高產品性能的同時降低成本、縮短設計時間。
產品介紹
多學科仿真流程集成
多學科仿真流程集成是進行自動化優化迭代的基礎，是實現多學科協同的前提條件。Optimus支持對常用汽車領域三維建模、有限元仿真分析工具進行集成與調用，將不同部門、不同專業的仿真工具集成起來，比如結構、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學等學科的仿真工具，在同一平臺下自動調用各工具，執行多學科耦合仿真分析。
試驗設計
科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用少量代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，實現參數的靈敏度分析、相關性分析，辨別關鍵參數，幫助用戶深入了解設計問題。
代理模型
基于試驗設計/實驗測試得到的數據，建立反映設計參數與產品性能之間關系的近似模型，以數字化模型替換耗時仿真，大幅度提高優化效率。
優化設計
具有完備的、經驗證的企業級優化算法庫以及開放的用戶優化算法接口，適合求解設計參數、設計目標和約束個數較多的復雜實際工程問題，能實現基于代理模型快速優化、基于仿真工作流優化、可靠性優化、多級別優化和組合優化。
參數標定
當仿真模型不準確時，可以用實驗數據對仿真模型進行標定。
展開 中望發布自主CAE集成平臺，高效助力多學科仿真開發
近日，中望軟件面向全球開發者正式發布了自主CAE軟件集成平臺——ZWMeshWorks2021，廣大開發者可在該平臺上便捷地進行二次開發，集成多學科求解器，為靈活定制CAE軟件奠定重要基礎。
作為通過虛擬仿真實現生產制造中降本增效的重要工具，國產自主CAE軟件的研發對提高我國自主創新能力、實現制造強國至關重要。中望軟件在2018年成立了CAE研發中心，延攬國內外優秀人才，持續加大在CAE領域的研發與創新投入。本次發布的ZWMeshWorks2021，憑借強大的網格剖分和前后處理能力，將加快中望更多專業CAE產品的開發效率，同時與中望電磁仿真、中望結構仿真共同構成中望仿真解決方案，更好地滿足企業多學科仿真應用需求。
當前，相當一部分開發者專注于研發優秀的求解器，但由于缺少前后處理器開發能力，無法在短時間內開發出完整的CAE產品。
ZWMeshWorks2021作為中望仿真解決方案的重要組成部分，具備基于中望自主三維幾何建模內核的強大的建模能力，先進的網格剖分技術，以及完善的前后處理功能，可集成多學科求解器，從而能夠幫助開發者快速實現集前處理、求解計算、后處理于一體的開發需求，顯著提升專業CAE軟件產品的開發效率。
“ZWMeshWorks是我們開發的具有自主知識產權的前后處理平臺，采用模塊化設計思想，并提供了標準接口，因此具有靈活的定制性和高效的拓展性。”中望CAE研發中心負責人（以下簡稱“負責人”）介紹說：“通過規范的幾何接口和求解器接口，2021版本不僅具備強大的數據兼容性，可支持不同文件格式導入導出，而且能夠深度兼容多學科仿真模型數據，無縫集成流體、電磁、結構、聲學、光學等領域的求解器，幫助快速實現CAE產品化。”
展開 過程集成優化(含結構與多學科優化)發展及應用現狀初步調查
過程集成優化(含結構與多學科優化)發展及應用現狀初步調查
相信很多人都想知道以下這些問題的答案:
1. 過程集成優化(含結構與多學科優化)的研究方向及熱點是什么?
2. 過程集成優化(含結構與多學科優化)的研究成果及應用有哪些?
3. 過程集成優化(含結構與多學科優化)應用于哪些領域和實際問題的解決?
4. 過程集成優化(含結構與多學科優化)在實際問題中的解決方案是什么?
如果您曾經做過或正在進行相關的項目研究,實際應用,那么,請花幾分鐘時間按以下格式跟貼,相信通過這樣一個簡單的調查,能夠初步對優化過程集成優化(含結構與多學科優化)的研究與應用現狀勾勒出一個大概的輪廓,并有可能發現有類似的研究項目參考或交流.
我們的原則"學習大家的，分享自己的"．跟貼給予評分.
項目示例：
應用領域－－航空航天
工程目的－－形狀優化，以使某結構容易斷裂分離
所用理論－－DOE(實驗設計)＋RSM(響應面方法)＋SQP(序列二次規劃)
所用軟件－－Isight9.0(集成優化軟件)＋ANSYS(CAE分析軟件)+LS-DYNA(CAE分析軟件)＋Visual Fortran/Matlab(部分接口程序的編寫)
解決方案－－1. ANSYS參數化建模(用APDL語言,待優化的尺寸定義為設計變量),再生成LS-DYNA要用的**.K文件; 2. 提交LS-DYNA生成分析結果(結果文件的內容根據實際情況通過軟件設置輸出,但有時并不一定能滿足建模的需要); 3. 所以要通過F或M編程語言寫出需要的可執行的接口文件,從LS-DYNA輸出的結果文件中提取出有用的數據(如關注單元/結點或其集合的最大應力或變形等),并寫入一個文件如文本文件**.out。
展開 2025大賽優秀作品 | 電動汽車輪轂電機多學科仿真設計集成平臺
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：電動汽車輪轂電機多學科仿真設計集成平臺
作者： 史浩然 | 比亞迪股份有限公司
關鍵詞：永磁同步輪轂電機；集成設計平臺；多學科設計；有限元；二次開發；數據庫管理
作者說
Ansys作為一款專業的仿真工具，涵蓋了電磁學、熱學、靜力學、動力學等各大領域。各學科領域均有標準化的工作流，同時具備強大的API，支持基于多種編程語言完成二次開發。新版本Ansys在界面美觀性及工具鏈的集成性上均有很大的提升，令仿真開發人員獲得了極好的使用體驗。
電機電磁場、應力場及溫度場仿真設計一體化
電機產品的設計流程復雜且涉及力、熱、電磁等多物理場及其耦合。當前的策略多采用獨立的仿真軟件對單個物理場進行優化設計，缺乏統一設計平臺和數據交互系統，導致產品開發效率低、多學科設計流程割裂等實際問題。本案例以實現輪轂電機多學科仿真一體化設計為核心目標，利用參數化仿真、系統集成和數據庫等技術手段來構建集成仿真平臺及其數據管理和交互系統，開發了輪轂電機多學科仿真設計集成平臺，平臺集成了電機電磁場、應力場與溫度場仿真設計模塊，可實現輪轂電機多學科的一鍵式自動化仿真，同時能夠對多學科的輸入輸出數據進行統一的管理。該集成平臺極大簡化了產品的設計流程并提高了設計效率與質量。
展開 直播預告 | SimManager仿真平臺多體學科和智能化應用方案
精彩直播預告
CAE仿真技術的深度應用正驅動企業仿真數據激增，數據管理也日趨復雜。面對海量仿真數據與知識積累帶來的管理和應用挑戰，高效管理仿真數據與流程、并借助機器學習與大語言模型技術實現智能化驅動，已成為提升仿真業務數據重用與效率的關鍵方向。
融合大語言模型和機器學習的SimManager平臺
海克斯康的仿真流程與數據管理平臺SimManager，可根據客戶需求進行配置與開發，涵蓋仿真數據管理、流程管理、知識管理、權限管理及外部集成等模塊。該平臺不僅在多體學科領域提供獨特的仿真數據管理方案，更在智能化研發方面支持機器學習與大語言模型的集成應用，助力企業實現技術變革。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件仿真平臺高級技術經理宿新東，在直播間中講師將深入講解SimManager的平臺整體架構、在多體學科的應用方案，以及結合機器學習和大語言模型技術的智能化應用方案等。敬請關注！
6月26日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
SimManager仿真流程和數據管理平臺如何解決以下5大問題:
? 如果利用仿真數據管理進行數據規范化、提升效率?
? 如何解決多體學科數據更新帶來的版本管理問題?
? 如何高效實現多體學科不同用戶協同工作?
? 如何實現利用仿真平臺進行機器學習?
? 如何借助大語言模型，在仿真平臺實現仿真知識的重用?
宿新東
海克斯康工業軟件仿真平臺高級技術經理
在CAE/SDM領域擁有超過18年經驗，長期工作在各仿真數據管理平臺（SDM）建設項目，特別是汽車行業仿真數據管理平臺建設領域。
展開 MBSE架構圖：一種集成系統建模與多學科分析的MBSE開發框架
另一方面，域/多學科工程師(結構、熱力、電力、軟件、成本等)通常使用各種先進的分析工具來分析和設計系統。因為這些工具沒有連接到系統模型，很難使用系統模型設置分析問題或使用分析結果更新系統模型。如果可以填補這個空檔，域/多學科工程師可以使用MBSE數據存儲庫獲取所需的設計信息去創建他們的分析模型，并進行分析以支持系統開發。使用此功能，域/多學科工程師可以減少多學科建模和分析活動中由于手工數據轉換和失效信息的使用所導致的常見錯誤和修正工作。
將建模和分析集成的功能彌補了以上缺陷。這種技術方法是將SysML建模工具與過程集成和優化設計框架（Process Integration and Design Optimization，PIDO），如Model Center，進行集成。這種方法的優點是使用PIDO框架提供的通用接口將SysML與各種工程分析工具連接，如CAD / CAE，遺留代碼，數學解算器和電子表格等。此方法具有從系統模型自動生成分析模型，然后執行分析模型的能力。集成的工具套件允許工程師使用現實的分析模型快速評估系統配置并自動檢查需求的一致性。
本方案旨在開發集成的建模和分析功能，它將支持系統工程師和領域/多學科工程師的不同視角。系統工程師主要關注系統架構和系統級的權衡，并不一定對工程分析的細節感興趣。另一方面，領域/多學科工程師負責創建工程分析模型，它可以準確地代表當前設計但不需要理解SysML模型的細節。集成的工具套件使用一種常見的圖形用戶界面，可以從SysML工具(為系統工程師)或者從PIDO框架(領域/多學科工程師)運行，允許工程師用他們熟悉的工具和環境進行工作。它允許設計團隊在整個設計過程中執行連續的設計、分析和權衡研究，并且可以對需求和設計配置的變化做出快速響應。
展開 iSIGHT多學科優化應用: NASA太空望遠鏡(NGST)熱、結構、光學多學科優化
典型的多學科優化設計問題：
光學：CODE V® optical software
結構：MSC/NASTRAN® structural analyzer
熱： SINDA/FLUINT and Thermal Desktop thermal design system.
optiOpt-ICES2002b_SINDA.pdf
PIDO智能仿真 | Ansys optiSLang實現仿真流程集成與多學科優化
1、新科技浪潮下，仿真技術應用的變革需求
經過多年實踐證明，CAE仿真技術的廣泛應用能夠切實幫助企業實現研發周期的縮短、研發成本的降低。然而在新科技浪潮下，革新性產品不斷涌現，對企業產品上市時間、成本、綜合性能等都提出更高要求。受限于傳統仿真方法形成的離散、單個現狀，想要突破現有研發流程，對關鍵CAE技術的應用提出全新的需求和挑戰，因此，仿真流程集成與多學科優化設計的仿真技術變革成為了必然趨勢。
在新形勢下的產品設計和仿真應用中，有眾多的企業和仿真工程師都存在以下幾個方面的困擾或特定需求。本文基于Ansys optiSLang工具平臺，希望針對上述需求為大家呈現有效的解決思路和方案。
仿真置信度的困擾。由于材料數據/邊界參數缺失，導致仿真結果與測試數據存在偏差；
仿真流程整合與自動化的迫切需求。產品設計通常需要多學科/多領域聯合仿真，而企業中采用的軟件工具來自不同的供應商或自研軟件，又該如何實現？
多學科優化設計的關鍵應用。產品的綜合性能設計，需要采用多目標機制平衡學科間影響，探索整體最優解，通過協同優化來避免串行重復設計。
仿真流程標準化與專家經驗推廣。不論專家還是初級工程師，在面臨繁重的仿真工程任務，也能依據標準化的仿真流程獲得可信結果，也利于企業內專家經驗的留存及傳播。
展開 PIDO智能仿真 | Ansys optiSLang實現仿真流程集成與多學科優化
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新科技浪潮下，仿真技術應用的變革需求
經過多年實踐證明，CAE仿真技術的廣泛應用能夠切實幫助企業實現研發周期的縮短、研發成本的降低。然而在新科技浪潮下，革新性產品不斷涌現，對企業產品上市時間、成本、綜合性能等都提出更高要求。受限于傳統仿真方法形成的離散、單個現狀，想要突破現有研發流程，對關鍵CAE技術的應用提出全新的需求和挑戰，因此，仿真流程集成與多學科優化設計的仿真技術變革成為了必然趨勢。
在新形勢下的產品設計和仿真應用中，有眾多的企業和仿真工程師都存在以下幾個方面的困擾或特定需求。本文基于Ansys optiSLang工具平臺，希望針對上述需求為大家呈現有效的解決思路和方案。
仿真置信度的困擾。由于材料數據/邊界參數缺失，導致仿真結果與測試數據存在偏差；
仿真流程整合與自動化的迫切需求。產品設計通常需要多學科/多領域聯合仿真，而企業中采用的軟件工具來自不同的供應商或自研軟件，又該如何實現？
多學科優化設計的關鍵應用。產品的綜合性能設計，需要采用多目標機制平衡學科間影響，探索整體最優解，通過協同優化來避免串行重復設計。
仿真流程標準化與專家經驗推廣。不論專家還是初級工程師，在面臨繁重的仿真工程任務，也能依據標準化的仿真流程獲得可信結果，也利于企業內專家經驗的留存及傳播。
展開 行業應用方案 | 多學科系統中的多體動力學仿真
靜力學仿真軟件主要用于分析結構產品在穩定狀態下的結構應力和變形，保證設計結構能夠符合強度可靠性設計要求，但是隨著機械結構越來越復雜，機構的運動場景越來越多，設計越來越輕量化的要求下，單純的靜力學分析已經無法滿足機構在高速運動，復雜接觸狀態運動下的仿真需求，需要動力學仿真來考慮結構在實際運行中的速度、加速度、阻尼等靜力分析中無法涉及的效應。
動力學是理論力學的一個分支學科，它主要研究作用于物體的力與物體運動的關系。可以仿真運動機構的動力學運行狀況，部件之間的配合狀態以及剛柔耦合仿真獲得部件在不同運動時刻的應力和變形，以及對運動執行機構的影響。對于各個學科中所關注的問題如機構的大變形，復雜的接觸關系，非線性，高效計算等問題是目前多體動力學分析中的技術難點和研究方向。
隨著計算機的發展，工程師借助計算機對運動機械的動力學特性進行數值模擬分析計算。多體動力學仿真分析方法可以在試驗前對運動機械進行仿真驗證，并且提供豐富的物理場信息，為設計者設計和改進運動機械提供有力依據。有利于提高設計水平、降低成本和縮短研制周期。通過多體動力學分析可以快速進行機構的剛體動力學分析、剛柔耦合動力學仿真分析，可以準確地考慮機構自身變形，連接副的非線性連接關系從而獲取機構在實際運行的狀態，為機構系統的改進設計提供準確有效的建設意見。
展開 Dymola多學科系統仿真平臺
多學科聯合仿真與多軟件協同仿真
熱流體、動力學、電氣、液壓、控制多學科模型集成與聯合仿真；
不同軟件的模型可以采用FMU、C代碼等形式集成進來進行聯合仿真；
FMI/FMU支持范圍廣，支持超過100種軟件的FMU格式。
控制算法MIL/HIL測試驗證
組件定制化開發，定制化被控模型，基于動態行為的控制算法驗證；
快速仿真，控制參數批量仿真DOE尋優，仿真效率提升達50%；
虛擬標定與虛擬路試，高精度建模支撐對算法中參數的標定、控制策略的修改；
HIL測試，快速的模型仿真以及主導的特有的INLINE INTEGRATION方程處理方式和多核計算能力符合復雜系統的實時仿真要求。
結合CatiaMagic進行MBSE協同設計
基于場景的需求驗證；
能耗、重量、價格、性能等多方案權衡分析，多性能指標目標優化；
時序動態行為分析；
模型與需求關聯以及模型追溯。
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