摘要:在数字化研发和智能制造的过程中,仿真技术起着替代真实物理试验、优化设计方案、测试改进制造工艺流程的作用。由于向上支撑数字化设计,向下支撑数字化制造,仿真是实现产品数字化研发与智能制造的基础和核心技术。


【悉恩悉机床网】我国制造业正面临着“缺芯少魂”的局面,工业软件即是制造业的魂,而仿真软件,是工业软件中的皇冠。大力发展我国自主的仿真软件,推动仿真技术在设计研发阶段的产业化应用,是打破国外仿真软件垄断和实现中国制造业转型升级的必由之路。
仿真是智能制造的基础与核心
在数字化研发和智能制造的过程中,仿真技术起着替代真实物理试验、优化设计方案、测试改进制造工艺流程的作用。由于向上支撑数字化设计,向下支撑数字化制造,仿真是实现产品数字化研发与智能制造的基础和核心技术。
以虚拟仿真及优化设计为支撑的设计、试验、分析流程,可极大缩短产品研制及生产周期,减少资金和人员的投入,降低设计费用和产品成本。同时,针对诸多受经济技术条件限制难以开展或无法开展的工程问题,通过建模与仿真分析技术可以经济便捷地获取有效的参考依据。在工业产品的设计研发环节,使用仿真技术对产品进行仿真分析,可以有效提高产品质量。
美国科学研究院工程技术委员会测算表明:仿真技术可提高产品质量5~15倍,增加材料出品率25%,降低工程技术成本13%~30%,降低人工成本5%~20%,提高投入设备利用率30%~60%,缩短产品设计和试制周期30%~60%等。
美国、德国、英国等制造业强国极其重视仿真技术的研发、应用与推广。各国先后出台了一系列政策,将推动数字化研发和智能制造作为形成未来制造业竞争优势的关键,发达国家的制造业正走在向下一阶段工业化发展的路上。
近年来我国高度重视互联网与先进制造业的融合,高度重视工业软件,尤其是建模与仿真软件在制造业产业变革中的支撑作用。《智能制造发展规划(2016-2020年)》明确指出,要加快研发智能制造支撑软件,突破计算机辅助类(CAX)软件、基于数据驱动的三维设计与建模软件、数值分析与可视化仿真软件等设计、工艺仿真软件。2016年5月,《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》(国发〔2016〕28号)发布,强调要加快计算机辅助设计仿真、制造执行系统、产品全生命周期管理等工业软件产业化,强化软件支撑和定义制造业的基础性作用。2018年2月,中国工程院正式提出数字化是网络化、智能化的基础,并将仿真技术列入了需要大力推动实现、突破发展的重要技术。
2017年4月,中国工程院前院长周济院士、中国工程院柳百成院士、中国工程院李培根院士牵头筹建国家数字化设计与制造创新中心。2018年10月,国家数字化设计与制造创新中心正式揭牌,成为第9个国家级创新中心。
从行业发展方向来看,近年来,仿真软件正在从第二代集成式开发的软件,向第三代分布式开发的软件(Democratizing CAE,大众化CAE)转变。2015年,国际仿真协会将“Democratizing CAE”(即大众化仿真)认可为第三代仿真系统。Ansys、Autodesk等国际仿真巨头开始转型,利用互联网基础,将仿真软件与互联网相结合,实现仿真软件的平台化。
云道智能自主开发仿真软件系统Simdroid
仿真技术是制造企业进行产品研发和设计的关键技术。但一直以来,仿真软件采购成本高、仿真技术应用门槛高,以及对仿真工程师素质要求高的“三高”难题制约了仿真技术的推广。仿真技术难以大众化,是国际仿真界的痼疾。
北京云道智造科技有限公司专注于自主开发工业互联网平台Simdroid。云道智造聚集了海内外顶级仿真专家近50人。
云道智造创始人屈凯峰博士于2012年首次独立提出“仿真安卓+仿真APP”的模式,被业界广泛认可为第三代仿真软件系统。公司于2017年4月发布Simdroid V1.0,填补了国内空白;2018年8月发布Simdroid V3.0,成为国内第三代仿真软件系统领跑者。
Simdroid平台涉及数学、物理、计算机等多个领域的30多个学科,可开展结构、流体、电磁和热四大物理场的仿真工作,并利用图形交互式的APP开发器将仿真流程和经验固化为具有定制化界面的仿真APP。在平台上,仿真工程师无需懂编程技术,通过简单的“拖拉拽”步骤就能够开发仿真APP,大幅度降低了仿真APP的开发门槛。
通过搭建仿真开发环境、管理平台和APP商店,Simdroid实现了仿真APP从开发到上传、分享、交易、下载、使用的生态闭环,实现知识显性化和技术软件化。设计工程师可以直接使用仿真APP更高效地进行产品研发设计,降低了仿真技术使用门槛,彻底解决了仿真技术难学、难用、难推广的问题,实现了仿真技术大众化。
Simdroid已支持仿真在云上进行,工程师可以把自己的模型在云上进行转化,在浏览器中查看结果,再下载下来。下一步,云道智造将继续加快推进云化的步伐,完善“云+APP”这一典型的工业互联网模式,力求打造我国自己的“The Cloud Android of Simulation”。
下一步,云道智造将广泛联合各方合作伙伴,积极推动“十百千万”战略,即拓展十余个细分行业,覆盖百余个产业园区,服务数千家制造企业,开发数万个仿真APP。
云道智造坚信,只有采用“互联网+仿真”的模式,将中国长时间积累的基础研究成果转化为企业能够直接应用的研发仿真APP,才能有效发挥出中国的“工程师红利”,快速推动仿真技术在企业的广泛应用,进而推动制造业企业提高创新水平,实现本土特色的数字化研发,弥补长时间来与国际先进制造业水平的差距,推动中国制造业转型升级。
云道智造将互联网的基因引入仿真领域,采用最新的开发语言、统一的底层内核和最先进的第三代仿真系统架构搭建Simdroid平台,集成专家智慧解决行业痛点,实现以网络化带动数字化。
1.参与国家数字化设计与制造创新中心建设
云道智造积极参与2018年10月新挂牌的国家数字化设计与制造创新中心建设,并担任数字化设计与制造创新联盟理事单位。
云道智造与创新中心展开深度合作,联合搭建以Simdroid为基础的自主可控工业互联网平台,协力构建龙头企业、产业园区、科研院所、高等院校跨界协同的创新生态系统,普惠仿真技术,引领中国制造业的生态聚变。云道智造将积极配合创新中心建设,重点研究虚拟设计、虚拟仿真领域关键共性技术和工业软件平台研发,聚合华北区域优势资源,并在全国产业园区和制造企业推广研究成果和工业软件平台。
2.牵头建设国家级研发端工业互联网平台
2018年6月,北京云道智造科技有限公司作为牵头单位,联合国内企事业单位,成功申报工信部重大专项——工业互联网创新发展工程。项目以云道智造自主研发的Simdroid V2.0平台为基础,建设面向虚拟仿真设计场景的工业互联网平台测试床,测试平台“仿真平台+仿真APP”模式的适用性,以及平台功能的完整性、可靠性、易用性、效率、维护性和可移植性,为平台的大众化推广和仿真技术在我国制造企业的普及应用奠定基础。同时,通过测试验证打磨Simdroid平台,打造我国自主知识产权的通用仿真软件平台,实现仿真技术国产化。
3.企业级平台定制
基于Simdroid,云道智造为某电力行业企业定制开发了私有云仿真平台及相关仿真APP。该项目结合企业产品研发需求,帮助企业搭建自身的数值仿真平台,提供仿真、仿真工具开发、仿真工具管理等功能。云道智造已协助企业完成管道推制成型、管件批处理、冷却塔、煤热解、生化反应器以及闪蒸罐等多种产品和零部件的仿真APP开发。
来源:中国电子报
