【工控中國 行業(yè)精英】2015年5月，國務院發(fā)布了我國實施制造強國戰(zhàn)略的個十年行動綱領(lǐng)《中國制造2025》，提出了實現(xiàn)中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)型的規(guī)劃。可以說，如何準確把握和有效應對《中國制造2025》戰(zhàn)略所帶來的機遇和挑戰(zhàn)，是擺在中國制造業(yè)面前的緊迫任務。在MSC軟件中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)陳揚博士看來，中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，一定離不開核心技術(shù)的突破，而這個過程中，仿真技術(shù)的應用將不可或缺。
作為成立50余年、在中國市場耕耘超過20年的CAE軟件公司，MSC的仿真技術(shù)已經(jīng)在航天、航空、軍工、汽車為代表的制造業(yè)的結(jié)構(gòu)強度、NVH、多體動力學、非線性、工藝仿真等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。陳揚博士近日在接受e-works記者采訪時指出，MSC軟件在中國的戰(zhàn)略愿景與《中國制造2025》的規(guī)劃是不謀而合的，我們希望通過提供從材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真的一系列技術(shù)，有效地幫助客戶縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計研發(fā)水平，加快產(chǎn)品上市時間，為中國制造業(yè)的發(fā)展做出貢獻。
MSC中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)陳揚博士 縱觀MSC軟件的發(fā)展歷程，一定程度上是濃縮版的CAE軟件發(fā)展史。從18000美元起家到被業(yè)界評為與IBM、蘋果及微軟共同入圍的“十大原創(chuàng)軟件公司”，MSC的產(chǎn)品線不斷擴充，逐漸覆蓋到從材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真。
MSC軟件發(fā)展歷程 MSC中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)陳揚博士認為，近年來，隨著針對單一部件的仿真技術(shù)越來越成熟，企業(yè)的應用開始更多轉(zhuǎn)向復雜產(chǎn)品的系統(tǒng)級仿真，多物理場耦合、多學科優(yōu)化逐漸成為當前熱門的CAE技術(shù)發(fā)展趨勢。陳揚說，“從產(chǎn)品部件的仿真過渡到系統(tǒng)級仿真非常重要，而從產(chǎn)品部件的仿真回溯到面向材料的仿真同樣具有非常重要的意義。”
近幾年，針對復合材料的研究備受關(guān)注，但這仍是一個充滿諸多未知和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。在陳揚看來，未來任何一個偉大產(chǎn)品的誕生都要基于與之匹配的材料工程技術(shù)，這是MSC一直致力于材料微觀結(jié)構(gòu)仿真的出發(fā)點。
復合材料具有輕質(zhì)、高強度、高剛度、抗疲勞和耐腐蝕等優(yōu)異性能，幾乎主流的CAE軟件供應商都有面向材料工程的解決方案。除了在MSCNastran和Marc等產(chǎn)品中具備面向復合材料的功能，MSC前兩年還收購了材料仿真領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商e-Xstream，e-Xstream公司的Digimat產(chǎn)品應用于各個行業(yè)的材料體系創(chuàng)新設(shè)計，以實現(xiàn)材料的佳使用并提升產(chǎn)品性能。Digimat除了提供了非線性、多尺度的復合材料建模手段以外，同時兼顧了各種復合材料的制造工藝。
陳揚介紹了一個重要的電子元件從1米高度跌落遭到損壞的實際案例，跟物理實驗相比，傳統(tǒng)方法預報的跌落損壞要輕微得多，對材料的非線性和失效考慮嚴重不足，這將導致對產(chǎn)品強度的過高估計，同時也從側(cè)面反映了Digimat的非線性/多尺度復合材料模型仿真的重要性。
陳揚認為，要實現(xiàn)智能制造，除了智能仿真，還需要智能工藝。從材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真的整個虛擬仿真鏈中，工藝仿真也越來越被重視。并且，把在工藝制造過程中產(chǎn)生的殘留應力/初始變形反映到部件的仿真中去，將大大提高部件的仿真精度。MSC在2015年初收購了集所有金屬工藝仿真于一身的Simufact軟件。Simufact為用戶提供了各種復雜設(shè)備包/材料庫，支持部件之間非兼容網(wǎng)格和局部加密，并能對復雜的工藝流程進行直觀的可視化流程管理，使得設(shè)計工程師，工藝工程師也能方便的利用仿真技術(shù)。
陳揚介紹，目前MSC除了MSCNastran，Adams，Marc在線性，非線性型和多體動力學的仿真分析優(yōu)勢尤為突出的核心產(chǎn)品以外，MSC還注重這些旗艦產(chǎn)品與其他產(chǎn)品線(比如，金屬工藝加工的Simufact，聲學/噪音仿真的Actran，基于模型開發(fā)的Easy5等)的聯(lián)合仿真應用，同時也在不斷進行收購，加強多物理場仿真能力。
以新能源汽車的仿真應用為例，電動汽車和新能源汽車的質(zhì)量分布和剛度分布與傳統(tǒng)汽車的不同，其動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)的動力學特性與響應、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、局部的非線性現(xiàn)象、疲勞壽命、耐久性/可靠性等都需要用傳統(tǒng)的仿真工具(如MSCNastran、ADAMS、Marc、MSCFatigue)進行逐一調(diào)整和確認。陳揚說，這些經(jīng)過久經(jīng)實踐驗證的仿真軟件的確在電動汽車和新能源汽車的核心技術(shù)突破中大有作為，但利用MSC的協(xié)同仿真技術(shù)，可以通過不同學科的仿真組合，考慮其相互影響和作用，派生出更準確、更全面的協(xié)同仿真解決方案來真實地描述新產(chǎn)品設(shè)計的復雜過程和系統(tǒng)控制。
陳揚在采訪中提到一個“基于協(xié)同仿真的關(guān)門聲質(zhì)評解決方案”的例子：作為汽車NVH特性的印象，關(guān)門聲品質(zhì)有著非常重要的意義，直接影響著整車品質(zhì)的評價。陳揚介紹，汽車的關(guān)門過程具有時間短、頻率帶寬、伴有高度非線性沖擊和噪聲的特點。除了關(guān)門沖擊引起的門結(jié)構(gòu)振動以外，其他許多因素也直接影響關(guān)門聲質(zhì)，比如門結(jié)構(gòu)的重量、密封條、漏氣空、門鎖的機構(gòu)等。要對這些眾多的要素進行綜合考量，一定需要對其進行瞬態(tài)非線性聲學仿真。利用MSC的聲學仿真軟件Actran與MSCNastran,Adams,Marc的聯(lián)合仿真技術(shù)，能夠描述復雜的關(guān)門中出現(xiàn)的鳴鈴、異響、尖叫現(xiàn)象，以進一步研究它們影響聲質(zhì)的貢獻度和改進方案。
一定程度上，未來的市場競爭就是細節(jié)的競爭，在汽車領(lǐng)域，客戶可以直接把聯(lián)合仿真的輸出結(jié)果轉(zhuǎn)換成用于關(guān)門聲質(zhì)的趨勢性客觀評價，在物理樣機制作之前就能進行設(shè)計的趨勢性的聲質(zhì)評價和改進，節(jié)省大量的實驗費用和時間。陳揚認為，這個案例所折射出的價值與《中國制造2025》所倡導制造業(yè)水平提升的方向是一致的。
在《中國制造2025》行動規(guī)劃中，提出重點發(fā)展新一代信息技術(shù)、數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)機械裝備十大領(lǐng)域，強化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，推進智能制造、綠色制造。陳揚說，這些技術(shù)方向和行業(yè)領(lǐng)域都與MSC的技術(shù)息息相關(guān)，不管是面向新材料技術(shù)的研究，還是各個重點行業(yè)的核心技術(shù)突破，都離不開仿真技術(shù)的手段。而MSC提出的材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真愿景，將能促進工業(yè)化和信息化深度融合，著力在一些關(guān)鍵領(lǐng)域搶占先機、取得突破。
除此之外，MSC還將重點發(fā)展新一代仿真應用平臺——MSCApex，從2014年發(fā)布個版本以來，MSCApex在2016年初即將迎來第五個版本的發(fā)布。作為MSC面向未來的戰(zhàn)略性產(chǎn)品，MSCApex致力于探索新的仿真應用模式，在傳統(tǒng)仿真流程中，工程仿真總在不斷地進行“仿真－評估－改進”的循環(huán)，而MSCApex基于計算部件技術(shù)可以大幅減少重復性仿真工作。陳揚說，MSCApex未來會是一款平臺化和系統(tǒng)化的CAE軟件，目前它還很年輕，但非常有潛力。
