当今的企业面临着自人类社会进入工业化社会以来最大的市场竞争：如何保证产品高效地进入市场？如何使产品最大程度地契合最终用户的需求？如何在合理的生命周期内保证产品的安全可靠……诸多的问题成为所有制造业企业不得不回答的生存难题。对于经典的产品开发过程,新产品开发过程应该是由工程师设计出产品,并制造出原型,然后再进行测试和验证。如果产品达不到规定的要求,就反反复复地进行了这一过程,直到满意为止。随着VPD技术的出现,产品的开发过程即将发生革命性的变化。
VPD（Virtual Product Development,中文翻译为虚拟产品开发）使工程师在计算机上完成产品的造型后,可以用数字样机代替原来的实物原型,进行仿真分析、虚拟试验、改进和优化原有的设计。随着三维设计的普及，显然，实现VPD的关键并不在数字样机的实现，而在于如何应用现有CAE技术,实现最真实的仿真和虚拟实验，为改进和优化原有设计提供可靠的数据支持。对于中国的制造企业来讲,他们的VPD之旅应该如何开始呢？
“中国的企业同世界上其他国家的企业在CAE需求上并没有什么特别明显的不同。因为随着市场的国际化,那么中国的企业和其他国家的企业一样,都要面对全球消费者的选择。”MSC.Software 高级副总裁,亚太区总裁 Christopher St John先生在接受记者采访时表示,相信MSC可以为中国企业提供更好的产品和服务，帮助企业实现VPD的最终目标。在MSC的产品当中,MSC.Nastran的地位不可动摇,但是随着企业需求的调整和CAE技术的发展,MSC的产品也发生着很大的变化：从Engineering Products到SimOffice、SimEnterprise，就充分反映了CAE技术从核心技术的开发,到桌面级解决方案的普及,再到企业级解决方案的演进的过程。“SimOffice作为一款桌面级的CAE解决方案,可以提供给那些对CAE技术有需求的广大的中小型制造业企业；而SimEnterprise则是一个真正企业级的CAE解决方案。”Christopher St John如是说。
在传统的分析系统当中,当CAD模型导入到CAE系统的过程当中,必须要经过数据格式的转化。但是由于CAE工具和CAD系统之间的集成性不够好,因此模型的精度都会有不同程度的损失,从而影响设计人员与分析人员之间的协作,造成设计和分析之间的技术屏障。如果说SimEnterprise是由SimXpert,SimDesigner和SimManager三个部分组成,那么SimXpert无疑是SimEnterprise的灵魂。因此在谈到SimEnterprise能够给企业带来怎样的应用效益时,St John先生首先谈到了SimXpert。
与以往的CAE系统不同,SimXpert读取CAD模型的方式有很大不同,它能够通过调用CAD软件而直接访问CAD模型,而不需花费大量的时间进行数据转换,从而避免了由于数据模型转换所引起的误差。在读取了CAD模型以后,SimXpert还可以直接修改CAD模型的特征和参数，并且所进行的改动.将直接反映到CAD软件和几何模型当中。虽然SimXpert在与CAD集成方面足以令人骄傲，但是St John先生仍然认为,CAD系统与CAE系统的集成问题不仅仅是软件问题,同时也是两个部门之间如何协同工作的问题。“所有的症结是两个部门的工程技术人员如何共同努力,设计人员必须使所提供的CAD模型更准确,精度更高,这样才能保证后续的CAE系统发挥其作用。否则,无论怎样的CAE系统不可能解决因为CAD模型所带来的所有问题。”
SimXpert更令人激动的一点在于其多学科仿真和多学科耦合分析,这对于那些从事复杂产品研发工作的工程技术人员来讲,不啻于是一个福音。因为工程技术人员可以针对同一个模型,在一个统一的用户界面下中实现多学科的分析,例如结构分析、机构动力学分析、传热、碰撞等,这就保证了分析工程师可以在最短的时间内,实现大型、复杂的真实问题的数值仿真和求解。而采用同一模型进行多学科耦合分析,更是显著地缩短了分析周期,提高了分析的精度,有效地消除了在数据采集、模型建立和后处理过程中的重复性工作。
“SimXpert是企业级多学科仿真分析平台,是仿真专家可以用来创建最佳仿真过程的可重复使用的模板。”笔者认为“SimXpert是模板”的说法主要是从仿真流程的角度来讲的,因为通过SimXpert,分析专家可以将原来需要手动执行的重复性工作定义成一个可以自动化完成的分析过程,而分析工程师可以直接利用这样已经定义好的过程,推动整个分析流程,从而保证了流程的一致性和连贯性,消除了由于手工在模型间传递数据带来的误差,同时提升了不同工作组间的协同性。
对于SimEnterprise的另外两个重要组成部分,SimDesigner是面向设计人员、集成CAD的仿真工具。除了将最基本的分析功能集成到CAD,SimDesigner还可以调用执行在其他设计软件当中的专家知识,帮助设计师在设计初始阶段就进行结构、运动和热分析,从而减低产品后期的设计费用。SimManager是分析数据管理方面的高手，其具备将分析专家、设计师、供应链和企业之间的仿真流程和数据进行管理的能力，同时，SimManager可以与SimXpert和SimDesigner进行集成，对仿真模板和求解器进行合理管理，“与PDM相同，SimManager所代表的SDM系统将为企业管理其最为重要的仿真分析数据。同时，SimManager也能够同企业所选用的PDM无缝集成，从而是的企业的所有数据，都能够得到统一的协调应用。”
“中国的企业在CAE需求上同国外先进国家的企业并没有不同”，St John先生始终认为中国的企业在对CAE系统的认识和应用上并没有想象中的那么落后，同时他也提醒中国的企业，在选择实施CAE系统的前期，必须做好相应的准备工作，例如请专业的咨询顾问公司，来帮助企业实现分析流程的自动化，以及规划CAE系统在企业当中的作用。“首先，你要明白自己实施CAE系统的原因，并且做好充分的准备，这样才能使得你的投资有可期待的回报。”而对于CAE技术的未来，St John先生认为，现在的CAE技术应用已经到了企业级应用的阶段，完成了从丑小鸭到白天鹅的转变，未来的发展，只有依靠用户和厂商共同的努力。
我们看到，从丑小鸭到白天鹅的，不仅仅是CAE技术,我们更希望看到的是，通过利用CAE，亦或VPD技术，中国的企业，中国的制造业，也能够完成这样的转变，跨越历史。
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