分類建模的案例
理論加案例，一文讀懂數據分析中的分類建模
一、什么是分類
分類，是數據建模領域的重要分支，你每天也都會接觸。
手機垃圾短信過濾，就是分類算法給短信打的標簽，比如0代表正常短信，1代表垃圾短信。
在醫學領域，根據影像檢查判斷腫瘤是良性還是惡性。在工業領域，根據設備工作特征做故障診斷。在材料領域，根據配方快速預測新材料的特性是否符合要求。
前面這些例子大多是二分類，即只有兩個標簽，更細的還有多分類。
比如電子郵件分為正常郵件、廣告郵件、垃圾郵件或釣魚郵件。貸款風險評估，分類為高風險中風險低風險。工廠的質量控制，分類為一級品、二級品以及廢品。
二、分類算法
分類算法的核心邏輯是找到數據中特征與標簽之間的映射關系。簡單來說，就是找到一個“函數”，根據輸入數據的特征，準確地判斷數據所屬的類別。
根據算法原理和實現方式，分類算法可以分為線性算法，非線性算法和集成學習算法。這三類算法分別適合不同的建模場景，訓練出的模型復雜度一般也越來越高。
針對每一大類，數據建模軟件DTEmpower也內置了多種算法。
比如線性算法里的邏輯回歸算法Logistic，它的優點是簡單高效計算成本低，且可解釋性強，比如你能通過模型看出某個特征的重要性。
但線性算法更適合特征與目標變量之間存在線性關系的場景。所謂線性關系，就是因變量y可以寫成y=ax1+bx2+cx3...這種形式。
非線性分類算法里的比較著名的KNN，K近鄰算法。它的優點是原理簡單且能處理非線性數據，對異常值不敏感。但缺點就是計算效率低，處理大數據時比較慢，因此也更適合數據量不大且數據集維度不高的情況。
集成學習算法里，RandomForest隨機森林算法很有代表性，它最顯著的優點是抗過擬合能力強。
所謂過擬合，指的是模型在訓練數據上表現非常好，精度很高。
展開 【技術】DTEmpower核心功能技術揭秘（1） - HierachicalStratify分層分類技術
圖3 基于DTEmpower的HierachicalStratify分層分類技術建模流程，HierachicalStratify節點使用簡單，通過節點拖拽即可搭建完整的建模流程
選擇MAPE為評價指標，設置數據集劃分子類個數n_split=2對兩種算法的建模方案結果進行對比，對比結果如表2所示。
表2 基于HierachicalStratify分層分類技術方案的回歸模型誤差，在不增加數據規模和改變機器學習算法的情況下，僅通過引入HierachicalStratify分層分類技術便可以將原先近10%的預估誤差降低到3.64%
算法
評價指標(MAPE)
Bagging
9.81%
HierachicalStratify
(n_split=2）
3.64%
圖4 固定回歸算法為Bagging，未采用和采用HierachicalStratify分層分類技術處理數據集的兩種建模方案的對比效果，采用HierachicalStratify分層分類技術方案的模型更逼近真實值
表3開啟HierachicalStratify分層分類的智能分割功能后，系統自動判定最佳分類數為n-split=3, 可以發現相較于用戶手動設置n_split=2的分割方案，開啟智能分割的方案可以得到更進一步的性能提升。
展開 Solidworks圓管端部壓扁部分的建模方法
所屬分類：SW建模
方法：
前視基準面，草繪圓，拉伸。
2.前視基準面，草繪直槽口，拉伸，等距100 。
3.右視基準面，草繪樣條曲線。（引導線）
4.上視基準面，草繪樣條曲線。（引導線）
5.放樣。輪廓：圓邊線和直槽口邊線（右鍵：SelectionManager ）
6.抽殼。
7.完成。
來源：機械時代網
光學設計中的制造風險管理
光學拋光技術的五大磨損機制應用示意圖，每種機制在生成光學元件時均具備特定優勢（“+”）與短板（“-”）特性
基于上述分析，可依據磨損機制類型及其所涉及的磨損過程組合，對現有的11種拋光技術進行分類（詳見表3）。
表3.光學拋光技術的分類
4.光學元件與制造技術的匹配
通過綜合考慮光學元件的四大關鍵特性（詳見表2），并將拋光技術的分類方法（表3總結）拓展至加工運動學特性及工具-工件接觸類型（如點接觸、線接觸、面接觸），即可構建光學制造技術的系統性分類與建模框架。
因此，在光學系統的設計階段，就可基于數據驅動為特定光學元件制造匹配最優制造技術。
圖3與圖4示例展示了如何運用光學制造技術的方法論分析，為球面透鏡確定最優制造流程鏈，從而實現生產風險最小化。
圖3. 玻璃制成的球面雙凸透鏡
圖4. 對圖3所示雙凸透鏡制造流程的建模：識別實現最低成本制造鏈所需的最優光學制造技術。
參考文獻：
1.Cook, Lee M. "Chemical processes in glass polishing." Journal of non-crystalline solids 120.1, pp. 152-171, 1990;
2.David Walker ; A. T. Beaucamp ; David Brooks ; Richard Freeman ; Andrew King ; Gerry McCavana ; Roger Morton ; David Riley ; John Simms; Novel CNC polishing process for control of form and texture on aspheric surfaces. Proc.
展開 
光學設計中的制造風險管理
光學拋光技術的五大磨損機制應用示意圖，每種機制在生成光學元件時均具備特定優勢（“+”）與短板（“-”）特性
基于上述分析，可依據磨損機制類型及其所涉及的磨損過程組合，對現有的11種拋光技術進行分類（詳見表3）。
表3.光學拋光技術的分類
4.光學元件與制造技術的匹配
通過綜合考慮光學元件的四大關鍵特性（詳見表2），并將拋光技術的分類方法（表3總結）拓展至加工運動學特性及工具-工件接觸類型（如點接觸、線接觸、面接觸），即可構建光學制造技術的系統性分類與建模框架。
因此，在光學系統的設計階段，就可基于數據驅動為特定光學元件制造匹配最優制造技術。
圖3與圖4示例展示了如何運用光學制造技術的方法論分析，為球面透鏡確定最優制造流程鏈，從而實現生產風險最小化。
圖3. 玻璃制成的球面雙凸透鏡
圖4. 對圖3所示雙凸透鏡制造流程的建模：識別實現最低成本制造鏈所需的最優光學制造技術。
參考文獻：
1.Cook, Lee M. "Chemical processes in glass polishing." Journal of non-crystalline solids 120.1, pp. 152-171, 1990;
2.David Walker ; A. T. Beaucamp ; David Brooks ; Richard Freeman ; Andrew King ; Gerry McCavana ; Roger Morton ; David Riley ; John Simms; Novel CNC polishing process for control of form and texture on aspheric surfaces. Proc.
展開 船舶總體方案快速設計評估
1、特色功能
l 方案定義：任務需求及戰術技術指標分解（性能參數）條目化層級化，設計方案模板化，支持方案定義數據的統一管理，為三維建模及快速分析評估提供初始參考數據；
l 外形創建：外形建模分類化、部件化、參數化，可按照型線創建方式快速創建外形模型，不同類型部件外形采用不同的快速建模方法；
l 結構布置：結構快速布置采用基于二維布置圖的方式，實現截面類型、截面尺寸及間距的定義和調整，實現船體結構布置批量化三維化；
l 艙室布置：艙室布置采用專業定制的方式實現參數化快速創建，支持不同類型的艙段劃分與布置；
l 系統設備布置：系統設備布置采用自定義結構樹的方式實現快速創建，可實現簡化模型、管線模型、參數化模型及外部模型的調用與布置，可布置武器系統、操縱系統、機電系統、動力系統、舾裝系統等，支持復雜系統方案的快速布置與分析；
l 分析模型處理：外形、結構等設計模型可自動生成多領域分析模型，實現模型聯動，縮短分析前處理時間；
l 質量質心及轉動慣量計算：基于方案三維模型可以計算結構及各分系統模型的質量質心及轉動慣量數據，便于各系統質量控制和操縱性能分析；
l 質量分站計算：按照彈體方向創建多個平面對三維模型進行切分，將質量模型通過一定的算法分解到分站平面上，形成質量分站曲線；
l 船舶專業分析模塊集成：主要包括靜力學和動力學性能快速分析，可按照用戶要求集成靜水力計算、浮性穩性分析、不沉性分析、快速性分析、耐波性分析、操縱性分析、隱蔽性分析、裝載平衡分析等自研程序或工程算法，實現性能快速分析；
l 結構強度分析：結構強度分析集成Ansys、Nastran等強度分析軟件方式，基于自動生成的結構有限元網格模型實現結構強度快速分析，并可自動進行后處理；
展開 船舶總體方案快速設計評估
1、特色功能
n 方案定義：任務需求及戰術技術指標分解（性能參數）條目化層級化，設計方案模板化，支持方案定義數據的統一管理，為三維建模及快速分析評估提供初始參考數據；
n 外形創建：外形建模分類化、部件化、參數化，可按照型線創建方式快速創建外形模型，不同類型部件外形采用不同的快速建模方法；
n 結構布置：結構快速布置采用基于二維布置圖的方式，實現截面類型、截面尺寸及間距的定義和調整，實現船體結構布置批量化三維化；
n 艙室布置：艙室布置采用專業定制的方式實現參數化快速創建，支持不同類型的艙段劃分與布置；
n 系統設備布置：系統設備布置采用自定義結構樹的方式實現快速創建，可實現簡化模型、管線模型、參數化模型及外部模型的調用與布置，可布置武器系統、操縱系統、機電系統、動力系統、舾裝系統等，支持復雜系統方案的快速布置與分析；
n 分析模型處理：外形、結構等設計模型可自動生成多領域分析模型，實現模型聯動，縮短分析前處理時間；
n 質量質心及轉動慣量計算：基于方案三維模型可以計算結構及各分系統模型的質量質心及轉動慣量數據，便于各系統質量控制和操縱性能分析；
n 質量分站計算：按照彈體方向創建多個平面對三維模型進行切分，將質量模型通過一定的算法分解到分站平面上，形成質量分站曲線；
n 船舶專業分析模塊集成：主要包括靜力學和動力學性能快速分析，可按照用戶要求集成靜水力計算、浮性穩性分析、不沉性分析、快速性分析、耐波性分析、操縱性分析、隱蔽性分析、裝載平衡分析等自研程序或工程算法，實現性能快速分析；
n 結構強度分析：結構強度分析集成Ansys、Nastran等強度分析軟件方式，基于自動生成的結構有限元網格模型實現結構強度快速分析，并可自動進行后處理；
展開 飛機總體方案快速設計評估
圖1 飛機總體方案快速設計評估軟件界面
功能特色
l 方案定義：產品需求及技術指標分解條目化層級化，設計方案模板化，支持方案定義數據的統一管理，為三維建模及快速分析評估提供初始參考數據；
l 外形創建：外形建模分類化、部件化、參數化，不同類型部件外形采用不同的快速建模方法；
l 結構布置：結構快速布置采用基于二維布置圖的方式，實現截面類型、截面尺寸及間距的定義和調整，實現結構布置批量化三維化；
l 艙室布置：艙室布置采用專業定制的方式實現參數化快速創建，支持不同類型的艙室劃分與布置；
l 系統設備布置：系統設備布置采用自定義結構樹的方式實現快速創建，可實現簡化模型、管線模型、參數化模型及外部模型的調用與布置，可布置機電系統、航電系統、飛控系統、動力系統、環控系統、起降系統、武器系統等，支持復雜系統方案的快速布置與分析；
l 總體布置圖：總體布置二維圖可實現外形、結構及系統布置圖的自動生成，支持尺寸標注和定義；
l 分析模型處理：外形、結構等設計模型可自動生成多領域分析模型，實現模型聯動，縮短分析前處理時間；
l 基礎數據庫：快速建模模塊集成包括外形基礎庫、結構基礎庫、材料基礎庫、系統布置基礎庫、外部模型數據庫等多個基礎數據庫，支持用戶維護數據，實現專業基礎數據統一管理；
l 重量與平衡控制：飛機重量及平衡控制采用分類法、系數法等工程算法和基于三維模型的快速分析方法進行重量重心及平衡的分析和控制；
l 氣動快速分析：氣動分析模塊集成PANAIR、MGAERO等氣動分析軟件，也可集成CFD軟件進行全機及部件氣動力系數計算；
l 性能分析：性能分析采用曲線分析及系數分析法，可根據飛行包線和推進系統參數，實現多種飛行狀態性能參數的分析；
l 載荷分析：基于氣動分析、質量分布計算以及飛行包線定義等方式實現全機載荷快速分析
展開 彈箭總體方案快速設計評估
彈箭總體方案快速設計評估軟件界面
1、特色功能
l 方案定義：任務需求及戰術技術指標分解（性能參數）條目化層級化，設計方案及系統方案分析模板化（戰斗部、級數分析、推進系統、制導系統、發射系統），支持方案定義數據的統一管理，為三維建模及快速分析評估提供初始參考數據；
l 外形創建：外形建模分類化、部件化、參數化，不同類型部件外形采用不同的快速建模方法；
l 結構布置：結構快速布置采用基于二維布置圖的方式，實現截面類型、截面尺寸及間距的定義和調整，實現結構布置批量化三維化；
l 艙段布置：艙段布置采用專業定制的方式實現參數化快速創建，支持不同類型的艙段劃分與布置，包括彈頭武器艙/載荷艙、控制艙、燃料艙、動力艙等；
l 系統設備布置：系統設備布置采用自定義結構樹的方式實現快速創建，可實現簡化模型、管線模型、參數化模型及外部模型的調用與布置，可布置武器系統/載荷系統、控制設備、舵機及操縱系統、儲箱系統、發動機、助推器等，支持復雜系統方案的快速布置與分析；
l 分析模型處理：外形、結構等設計模型可自動生成多領域分析模型，實現模型聯動，縮短分析前處理時間；
l 質量質心及轉動慣量計算：基于方案三維模型可以計算結構及各分系統模型的質量質心及轉動慣量數據，便于各系統質量控制和操縱性能分析；
l 質量分站計算：按照彈體方向創建多個平面對三維模型進行切分，將質量模型通過一定的算法分解到分站平面上，形成質量分站曲線；
l 氣動快速分析：氣動分析模塊集成DATCOM等氣動分析軟件或者自研程序，也可集成CFD軟件進行全彈及部件氣動力系數計算；
l 載荷分析：基于氣動分析、質量分布計算以及飛行包線定義等方式實現全機載荷快速分析，支持外部載荷數據導入及集中載荷定義
展開 基于CAxWorks.VPG虛擬試驗場模塊的裝甲車耐久疲勞：壕溝、彈坑路、陡坡全場景覆蓋
整車耐久性開發中的虛擬試驗技術路線主要包括輪胎測試及建模、整車數字化路面建模、整車虛擬模型建模及整車虛擬路譜載荷提取等步驟。
3VPG彌補傳統耐久載荷短板
?
編輯
傳統解決整車疲勞破壞的方案
整車強度耐久屬性開發在項目前期CAE的仿真迭代需要虛擬載荷的輸入，零部件及系統試驗驗證過程中同樣需要強度耐久載荷的輸入，耐久屬性開發需要確保CAE虛擬仿真/零部件及系統臺架試驗/整車道路試驗有強關聯性，VPG虛擬試驗長載荷技術正好彌補了傳統方法的短板。
PART/2
路面建模、載荷生成與疲勞壽命評估
1路面建模方式與精度要求
路面是車輛所受載荷激勵的主要來源，其建模方式和精度直接關系到仿真結果能否真實反映實車的受載情況。數字化3D路面主要是對試車場實際路面建模，也可根據實際開發需要創建虛構的路面模型，例如為評估整車操控和懸架減震器的平坦路面。
2精細化3D路面的作用
?
編輯
實現虛擬試驗場技術，需要精細化的數字化3D路面模型，3D路面模型的作用是提供足夠詳細試驗場路面，以使車輛經過時實現與實際車輛相同的響應。
3VPG路面建模方式分類
在CAxWorks.VPG中，路面建模主要依據數據來源與建模方法分為以下三類：
MGA標準化路面：支持導入MGA格式的標準化路面文件，適用于已有標準試驗場數據的快速調用，保證路面模型的規范性與可重復性。
參數化路面：VPG內置11種可定制的參數化路面模型，用戶可根據分析需求（如耐久性、操控性等）快速定義路面特征，包括壕溝、彈坑路、陡坡、搓衣板路、魚鱗坑路等復雜地形，無需手動逐點建模。
點云掃描路面：通過對實際路面進行激光掃描獲得點云數據，并導入VPG生成高精度3D路面模型，適用于需要精確復現真實試驗場路面的場景。
展開 EUV光刻的“致命弱點”
展望未來，面對5nm以及更先進的節點，一些廠商正在推出新方法或改進方法查找或預測這些缺陷，包括：
設備供應商正在突破光學檢測的極限，以檢測隨機效應引起的缺陷；
一類新的電子束檢測工具正在為此應用發展；
新的軟件工具正在開發中，使用戶能夠對缺陷進行分類、建模和預測；
電氣測試也在進行中。
令人困擾的隨機效應
—
一顆芯片的誕生需要經過多重工藝步驟，光刻一直是最為復雜的工藝之一。多年來，芯片制造商使用基于193nm波長光刻系統在芯片上進行特征圖案化，但當工藝節點達到5nm時，使用多重圖案化變得十分困難。
EUV簡化了傳統光刻流程，使芯片制造商能夠掃描7nm及以下的特征圖形。“當您使用EUV時，光罩的次數就會減少，這是因為EUV將行業帶回了單一模式，193nm的圖案浸沒需要更多的高級節點掩膜。”
展開 
多學科應用集成平臺方案簡介
</p><p>組件可以根據需要進行分類，如三維建模工具、結構/流體/系統仿真工具、專門用于優化設計的優化類組件以及用于流程控制的流程組件等。</p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://i0.hdslb.com/bfs/article/53b52abe4f5ca45fc83a2a3fe0da78f23546678929918047.png" height="434" width="797"></p><p class="ql-align-center">圖 3 組件庫</p><h1>2）流程驅動</h1><p>結合不同的專業仿真需求，用戶可以選取相應的功能組件以拖拽的方式快速搭建仿真流程，并以可視化方式定義任意組件之間的參數傳遞關系。在流程執行過程中各組件按照順序依次執行，并按照預先定義的關系實現參數的傳遞和更新，從而實現全流程的自動化迭代執行。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://i0.hdslb.com/bfs/article/a9f543da226160f29ce951870a71e6a23546678929918047.png" height="309" width="975"></p><p class="ql-align-center">圖 5 仿真流程搭建</p><p>組件之間傳遞的參數可以是流程全局參數、幾何尺寸參數、邊界載荷參數、外部輸入文件或結果文件等信息，并可將搭建好的聯合仿真流程固化，形成標準流程。
展開 超詳細的Abaqus復合材料基礎建模步驟
復材基礎建模分類
在開始之前，先歸納總結一下Abaqus中復合材料結構的兩類主要的建模方法，第一類就是本文后面要詳細展開講述的最基本的Abaqus復合材料建模方法，之前曾將其定義為“傳統建模”（達索官方教程稱這類建模叫Macro建模方法，為了便于跟composite layup快速建模區分開，自己就習慣叫“傳統建模”或“經典建模”了，沒想到后來被Victor經典案例分享公眾號直接抄襲了）。這種方法是早期有限元軟件常用的建模方法，延續了各向同性材料的建模思路，不同的區域創建并賦予不同的截面屬性，類似Nastran，hyperworks都是這種建模思路。后來Abaqus又增加了Composite layup建模方法，效率比較高，并且這種建模思路呢，就有點跟CAD復材制圖的思路很像了，比如CATIA 的CPD模塊，創建一個鋪層序列，然后單獨去指定每一個鋪層所占據的位置，相當便捷。
為了有便捷建模方法卻還要將經典的建模方法呢？因為在自己開發子程序的時候，比如UMAT或者VUMAT子程序，只能采用經典建模方法，另外，還有顯式分析中，當使用三維材料模型時，也只能使用這種建模方法。
一般對于大尺寸復合材料結構，跨厚度比例大，滿足板殼理論的假設，采用殼單元就能獲得高的求解精度。殼單元計算效率高，結合二維損傷起始判據判據（Hashin, Tsai-Wu, Maxe, Maxs等）以及損傷演化準則還可以預測結構的危險區域、危險程度、破壞模式及破壞載荷等。
本文講述Abaqus中如何創建普通殼單元的復合材料開孔板結構有限元模型，模型中僅考慮對結構變形、應變、應力的求解，不涉及損傷起始及損傷演化部分。
以下為復合材料開孔板殼單元模型的建模步驟。
展開 汽車傳感器市場分析，國產機會如何？
四類傳感器的探測距離、分辨率、角分辨率等探測參數各異，對應于物體探測能力、識別分類能力、三維建模、抗惡劣天氣等特性優劣勢分明。 各種傳感器能形成良好的優勢互補，融合傳感器的方案已成為主流的選擇。
環境監測傳感器原理及應用
（一）攝像頭/毫米波雷達/激光雷達技術創新活躍，市場規模增長迅速
汽車傳感器中， MEMS 傳感器和超聲波雷達的技術和應用已經相對成熟， 而攝像頭、 毫米波雷達和激光雷達正隨著自動駕駛技術的蓬勃發展，迎來活躍的技術創新。我們預計，2016-2025 年， MEMS 傳感器和超聲波雷達市場規模年復合增速分別為 5%/10%， 攝像頭、毫米波雷達和激光雷達市場規模年復合增速分別為 26%/22%/48%； 汽車傳感器整體市場2025 年時將達 615 億美元（18% CAGR），未來成長空間廣闊。
2016-2025 汽車傳感器市場規模預測
（1）MEMS 傳感器
MEMS 傳感器是傳統汽車電子系統的重要組成部分，廣泛應用于電子車身穩定程序（ESP）、防抱死（ABS）、電控懸掛（ECS）、胎壓監控（TPMS） 等系統。其中，壓力傳感器、加速計、陀螺儀與流量傳感器是汽車中使用最多的 MEMS 傳感器，總份額占汽車 MEMS 系統的 99%。
（2）超聲波雷達
超聲波雷達主要應用于倒車雷達，以及自動泊車系統中近距離障礙監測。倒車雷達已經由高端車型下沉到中低端車型，滲透率較高，前裝率達 80%左右。倒車雷達系統通常需要 4 個 UPA 超聲波雷達，而自動泊車系統需要 6-12 個超聲波雷達，典型配臵是 8 個 UPA+4個 APA。 自動泊車系統的普及，將為超聲波雷達的增長注入新的動力。
展開 