[转帖]仿真驱动设计：CAE应该是CAD前端技术

simon21

　　转自：机器人天空

　　仿真驱动设计：CAE应该是CAD前端技术

　　—写在e-works网站“CAE 走出神坛”大讨论进行时

　　丁娅琳

　　前不久，笔者去Ansys-China参与了一个访问，这个访问是恰逢其时——在e-works进行CAE大讨论之时进行。访问对象技术市场副总裁田锋的精彩见解给予了笔者很多启示。

　　一、CAE应该是CAD前端技术

　　通常人们的观点是，上了CAD，进行CAD建模了之后需要用CAE的技术进行后期的仿真分析，因此，似乎CAE理所当然就成为了CAD的后端技术了。

　　但田锋先生的见解却颠覆了此观点。他说，CAE应该是CAD的前端技术。其实更准确的描述应该是：CAE是CAD的“先行”技术。在新产品设计周期里，CAD付诸实施之前，CAE已经行动了。

　　CAD并不是贯穿整个设计周期或者说是整个研发周期的技术，CAE却是。

　　设计分为概念设计与详细设计。概念设计是一个观点产生的设计，譬如说是可以使用户的需求是否能够变成现实;而详细设计是让每一个设计都到位，包括零件的装配并使用都合理完成。CAD技术主要是做详细设计的。

　　但是一个产品的产生之前，是由一个创意产生的。我们要预先知道这个创意有没有可能变成现实，所以我们必须首先用CAE的技术来检验这个未知的产品是否可行。

　　在方案的前端，有的需求是技术人员凭经验能够一眼看出来现实条件是否能够满足，但是有的需求却无法马上凭经验看出，需要有一个实验的过程。还有一种情况就是，假设产品的A需求能满足，但是可能满足这个属性需求会影响到其他的属性需求，产生一种反作用，这种反作用使得我们设计生产这种产品不能成功甚至这个产品的创意不能实现。

　　这样的预测，必须在产品设计之前作出。一般情况是经过实验以及各种测试来看看这样的创意是否可行。——这是传统的解决方式。

　　但是现在有了CAE技术的现在，我们可以在设计之前，来在电脑上进行虚拟的设计并仿真实验。CAE本身也蕴涵了实体建模的技术，当然这个建模技术不需要CAD那么精确，因为这是对于设计概念在前期的一个检测过程。

　　CAE所自带的几何建模的功能是可以满足仿真测试的需求的。初步设计之后，设计人员运用CAE技术进行各种情况的仿真，根据仿真所反馈的需求来一点一点地修正要设计的那个产品。直到它的每一个功能、每一个属性都能够满足实际的要求。直到确认了这个产品方案不会有不合理性，此时，设计才算是真正开始。工程师们开始运用CAD工具开始干活了，开始详细设计了。

　　如果在详细设计的前期，已经有CAE的仿真实验了才开始设计的，那么这样的产品成功率更高。而且很多的小问题，已经在仿真实验中经过修正一点一点的解决掉了。在后来的详细设计中，一般不会产生颠覆性的问题了，也就是说不会把整个产品设计的方案推翻。

　　过去的设计通常要经历大量的实体的实验——真实的实验需要人为控制，对于环境、仪器、人员等条件要求非常高，有资金、人员、材料、仪器等等投入，有些大型实验风险也难以预测。

　　但是现在CAE技术可以省略了大量的真实实验的过程，节省了大量的时间以及成本，防止各种意外的发生。所以可以说CAE是CAD的前端技术，仿真驱动设计。

　　二、CAE的成熟应用：远离核心技术;综合属性更优

　　CAE的应用是有一定的条件、需要有一定的积累，并且需求迫切到一定程度，CAE的应用才被提出来。CAE的发展特征就是一直都走得不温不火。

　　CAE永远都是不能放弃或者说是摆脱的技术，也可能是永远也不可能火起来的技术。

　　如果在设计上前期、中期、后期都开始贯彻到CAE的技术，那么在设计研发的全过程才可以说是比较成熟的应用。平台级CAE软件，可以在大型的企业经过各种权限的控制、裁减给不同的人员达到一个较好的效果，使他们在他们自己的职责领域更容易地使用这些技术。

　　CAE发展多年来，大家都期盼着CAE技术的成熟应用的。其实趋势是逐步让使用人员远离了CAE核心技术，但是他应用之后得到的结果更加贴近自己工程的核心技术。

　　让CAE的求解器技术成为一种设计工程人员可调用的一种技术，相当于一个桥梁达到设计人员需要的目标。CAE本身就需要封装成为一个更适合研发流程的软件。

　　CAD与CAE的成本比较，从单价来说，CAD会经济很多。但是对于软件来说，CAE、CAD各司其责，缺一不可。一个产品的性能属性多种多样，所以可能相同的一个设计，可能会用多种多样的仿真系统。那么直接投入方面CAE会大很多。

　　譬如飞机的仿真设计，我们要涉及到很多属性的仿真。雷达隐身的模拟、升力和阻力的流体的模拟设计等，这些都需要各种各样的不同的仿真。而且把这些不同学科的仿真结合在一起来看，因为，升力最大阻力最小是我们想要的状态，但是这样可能会导致别的情况发生，强度、结构可能就会因此出现问题，或者说是隐身的特性不好了。这样就需要多学科的优化问题，我们可以把它优化成为：升力比较大，但不要达到最大，因为需要保证强度和结构的合理。我们不能要求所有属性都达到最优，我们要达到综合的属性达到优化。

　　而协同是软件业的整体发展趋势，无论是PDM、PLM还是ERP都是往协同的路上走，当然CAE也不例外。那么协同仿真协同在哪些方面? 又会有怎样的趋势?

　　首先，协同技术实现了让不同岗位、不同的职责的人在同一个平台下工作的可能，过去各个技术都是离散的，现在实现了在一起工作的可能性;第二，协同了流程，一个设计，许多的属性都要进行分析。譬如强度要大、阻力要小;彼此之间的协调就是一个矛盾。于是不同的属性我们都确定一个满足它的范围，而流程的协同可以使这些属性的目标都逐渐得到满足。第三，协同了数据，过去，设计产生的数据由PDM统一来管理，而现在，CAE数据事先被整合，然后再进入PDM管理，使得独特的CAE数据给予更加合理的管理。当然，如果用户不采用PDM系统。CAE数据管理也可以独立于PDM存在。

　　后记：

　　关于CAE，我们的话题太多了。

　　访谈中，田锋副总裁深入浅出地讲述了CAE的历史发展、市场、技术、应用，可见在CAE领域的积累颇深。

　　笔者印象最深的是以上两点“CAE应该是CAD前端技术”和“CAE的成熟应用：远离核心技术;综合属性更优”。现在写在“CAE走出神坛”大讨论之时，以馈读者