工业软件行业观察”特约专家，上海索辰信息科技股份有限公司副总裁，天津职业技术师范大学客座教授，从事软件研发相关工作25年。
仿真大众化一：仿真大众化之路
仿真大众化二：如何利用精益解决仿真问题
仿真大众化三：仿真技术主要趋势
仿真大众化四：仿真革命来了
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工程分析和仿真的未来是什么？
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接下来十年将引领CAE走向何方？
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设计师和工程师如何才能充分发挥其潜力？
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接下来的十年中，推动过去成功并将发展到新水平的驱动力是什么？
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推动物理系统，组件和产品的设计
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实施仿真治理与大众化
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推进制造工艺和增材制造
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应对业务的战略和挑战
马尔科姆·潘塔基(Malcolm Panthaki)：Comet Solutions公司的首席技术官，Comet Solution是以工程多学科联合仿真工具为主的CAE公司，核心产品是Comet，目前主要方向是汽车行业。
鲁本•邦斯(Ruben Bons)：Simcenter STAR-CCM+电子与半导体行业的领军人物，STAR-CCM+是通用流体仿真软件，后被四门子收购，在电子与半导体行业，STAR-CCM+主要得益于其产品强大的自动化流体网格技术提供电子散热解决方案。
胡安·贝茨(Juan Betts):前端分析公司的总经理，前端分析公司是一家工程咨询公司，主要提供利用高级统计、仿真方法和人工智能解决复杂工程问题的软件和服务。
格伦·瓦林(Glenn Valine)：GKN传动系统公司北美公司工程IT总监，是英国工程公司GKN传动系统部门在美国的运营分公司。主要为汽车应用制造和供应动力传动系统组件和系统，等速万向节（CVJ）侧轴，锥齿轮差速器，传动轴和动力传递单元。
塞巴斯蒂安·杜赫斯特(Sebastian Dewhurs)：EASA软件公司业务发展总监，EASA软件公司主要提供基于Web的低代码平台，能够使用通过Excel，脚本和R代码等工具创建的应用程序，或和本地和企业工具（例如数据库，CRM和ERP系统）进行交互的过程，并在其中网络化一个“低代码”环境。
胡贝图斯·图姆斯切特(Hubertus Tummescheit)：Modelon公司联合创始人，Modelon公司提供基于Modelica的系统建模和跨领域仿真。
马克•泽布罗斯基(Mark Zebrowski)：福特公司已退休的仿真专家，曾领导福特汽车的一个仿真团队实现零硬件的数字原型模型项目。
一
赋予更多人使用仿真的权利
现在，包括CATIA、UG、Creo、Solidwork、Autocad这些CAD软件中，都或多或少的对CAE仿真功能进行了集成，或者一些不擅长或没用能力开发自有前后处理器的CAE公司，直接把自己的软件嵌入到特定的CAD以获得强完整的功能的例子，例如Thermal Desktop、NeiNastran。
正如鲁本•邦斯说的那样，虽然市面上有一些CAE Embedded CAE软件出现，但他们并没有举起“仿真大众化”的旗帜，而且在后来的市场竞争中，无一不败下阵来，被专业且完整的CAE所取代。
鲁本•邦斯提到的90年代中期的仿真大众化说法，主要依据应该是指DARPA开始的“Simulation-Based Design（基于仿真的设计）”研究计划，其中比较重要的一项内容，就是把用于性能分析的仿真工具嵌入到用于设计的CAD工具中，实现可在进行3D CAD建模过程中直接进行CAE仿真分析。相关可以找到的报道是这样的：
”在其形成年代，DARPA的SBD（基于仿真的设计）计划集中在发展相关技术和程序，以提高国家的造船能力。两个承包商团队赢得了可行性演示的投标:通用动力公司的电船部、Deneb机器人公司、Intergraph公司、Loral联邦系统公司、参数技术公司、硅图公司、爱荷华大学和北卡罗来纳大学合作；洛克希德导弹和太空公司(现在的洛克希德·马丁公司)与纽波特纽斯造船公司、科学应用国际公司和Fakespace公司合作。第一阶段演示了创建和细化CAD装配模型和相关产品数据的程序。
将按照第一阶段的大致定义，开发关键技术并将其集成到原型系统中。DARPA选择由洛克希德·马丁公司领导的小组来开发SBD原型系统。虽然不包含设计或研制具体型号产品，但需要选择了一艘通用的水面舰艇作为示范项目。到目前为止，洛克希德-马丁公司已经利用Division公司的dVISE仿真包制作了甲板炮发射弹道的设计仿真。”
--1998年2月《DesignNews》
在90年代中后期，日本丰田公司的一篇论文中也提到了丰田公司在汽车设计中尝试采用嵌入式CAE的方式，给设计师提供方便的结构强度仿真工具。
现在，包括CATIA、UG、Creo、Solidwork、Autocad这些CAD软件中，都或多或少的对CAE仿真功能进行了集成，或者一些不擅长或没用能力开发自有前后处理器的CAE公司，直接把自己的软件嵌入到特定的CAD以获得强完整的功能的例子，例如Thermal Desktop、NeiNastran。
正如鲁本•邦斯说的那样，虽然市面上有一些CAE Embedded CAE软件出现，但他们并没有举起“仿真大众化”的旗帜，而且在后来的市场竞争中，无一不败下阵来，被专业且完整的CAE所取代。
二
技术大众化范例
不需要工程师掌握太多专业知识就可以方便的利用仿真来完成工作专业“仿真大众化”的案例现在已经有一些。例如，在Innovmetric公司的产品宣传中文案《流体动力学分析领域的一场革命》中宣称奥迪，宝马，戴姆勒-克莱斯勒，雷诺转到了PolyWorks ®工具包后用于为CFD分析构建模型的前处理工作量可以节省达到83％。这样介绍：
为了进行强大的数字风洞分析，CFD软件如Exa的Powerflow®需要在准确性、拓扑结构、尺寸大小等方面能够满足严格要求的多边形模型。过去这需要几个步骤来准备用于CFD分析的模型，可能需要长达7天才能完成。首先，必须使用逆向工程软件系统将数字化的点云转换为NURBS曲面。将生成的曲面加载到CAD软件中，并进行了一些编辑操作，例如，特征重建和删除不必要的细节。然后必须使用另一个软件包对CAD模型进行曲面细分，以重新创建网格化模型。大多数时候，这种多边形（镶嵌）模型还需要进行其他修改才能满足CFD分析所需的10万级三角形目标。
“PolyWorks提供了一种直接的方法，极大地改变了用于CFD分析的多边形模型准备和优化的工作”，来自德国Duwe-3d的Hans-Peter Duwe博士说。“PolyWorks提供了广泛的多边形编辑工具，使我们能够重建特征曲线，删除过度详细的特征以及创建可直接在Exa PowerFlow分析使用的闭合多边形模型。所有操作都可以在一个软件解决方案中进行，从而大大减少了流体流分析的时间和成本。
--InnovMetric
“如果看看大多数复杂的技术，它们都有一定的发展曲线，”Comet Solutions公司的首席技术官马尔科姆·潘塔基说。“技术最初获得关注的速度非常缓慢，很少有人会使用它。然后它们要么就这样不痛不痒的发展直到消失，要么它会腾飞。这种技术起飞式发展和被广泛使用只有当它被包装成能够充分发挥其能量时才会出现，而这项技术本身对最终用户来说会不可见。而且必须要让它不可见。”
重点来了，所谓的技术发展曲线适用于前面提到过的GPS示例：GPS技术刚出现时，它仅限于一小部分专业人士。后来，用潘塔基的话说，这项技术迅速发展起来，现在对大多数最终用户来说GPS这项技术本身到底是什么已经不重要了。对于GPS来说，这种技术的成功是多种因素的结果：美国政府开放了原本用于军事的技术，电子制造和小型化的进步，以及智能手机的普及等等。
仿真大众化的道路无疑会有所不同，但潘塔基希望能够仿真也能实现类似的腾飞。潘塔基如此致力于这一目标，以至于他带头发起了RevolutionInSimulation.org组织，这是一个在线社区，意在为仿真的腾飞鸣锣开道。
“现在是时候了,我们现在必须把仿真技术，还有把所有那些可以使它以安全可靠的方式工作的，必须的专业知识，一起打包并把它包装成一种形式，以让成百上千倍的人真正使用仿真，而不用担心他们也许连拼写“仿真”这个词都不会，”他说。
之所以Comet Solution如此卖力的呼吁仿真大众化的优点，因为Comet Solution公司自2001年成立起，它的主要产品就是基于仿真模模板实现仿真工具的集成环境，其他从事这样业务的企业一般都以工程咨询和服务公司出现，而Comet一开始就坚定的走在了软件公司的道路上。调侃地套用一句广告词来描述一下CometSolution的核心业务，“我们不生产仿真工具，但我们是仿真的搬运工！”下面看看Comet Solution的介绍：
在2016年NAFEMS美洲会议上Comet Solution就发表了关于仿真大众化的演讲：《产品建模与仿真的新领域》，KineticVision公司副总裁 Jeremy Jarrett和CometSolutions的创始人兼CTO Malcolm Panthaki展示了Simulation Apps如何正在让非CAE专家完成一般由仿真专家才能给出的分析结果。这是当下流行的“仿真大众化”道路上展示的众多演讲之一。
--Comet Solution
三
如何腾飞
致力于仿真大众化目标的组织，像Rev-Sim.org和ASSESS(分析、仿真和系统工程软件战略)，无疑对仿真变革产生了积极的影响。但是现实是，呼吁仿真大众化是一回事，而真正实现仿真大众化又是另一回事。如何在一家工程公司内部实现仿真技术的腾飞都是一件无比困难的挑战，更何况是对于整个仿真世界！
仿真大众化的腾飞可不是像给设计工程师提供仿真工具那么简单，就如CAASE2018大众化议题圆桌会议上的一名观众所举得例子：他的设计工程师们上了一些Altair Inspire软件的培训课程，这是一套相对用户友好的软件工具，每个工程师都在培训中学会了如何使用这个软件。但是问题是，培训课程结束后，就没有一个工程师再接触过Inspire软件。显然，大众化的意义不仅仅是提供仿真工具那么简单。
工程软件供应商Altair的Inspire软件，是一套仿真驱动的设计软件， Inspire是为设计工程师提供的功能强大且易于使用的生成式设计／拓扑优化和快速仿真解决方案。它快速而轻松地创建和调查有效结构的概念，从而降低成本，缩短开发时间，降低材料消耗和产品重量。
主要功能包括：
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晶格分析 － 混合固体和晶格优化结果的结构模拟；
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Lattice JawRender － 在假肢上的混合固体和晶格优化；
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运动 － 用于负载生成的复杂机械系统的评估系统仿真；
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Polynurbs － 通过自动优化PolyNURBS CAD几何图形与生成式设计结果的拟合，创建最终的实体几何图形。
前端分析公司的总经理胡安·贝茨说:“仿真大众化过程中最困难的事实际上并不在技术，而是在文化层面。”在贝茨看来，只有当整个组织，从产品经理到分析人员，到设计工程师，都支持对仿真的同样思维转变时，仿真大众化才能成功。
这对于一家企业，或者一个团队都是非常巨大的挑战，当然，也不是说这就不可能成功。CAASE圆桌会议的参与者之一，GKN传动系统北美的工程IT总监格伦·瓦林能够证明这一点。十多年来，他一直是仿真大众化的支持者，并已在自己的公司成功地开始实施这一理念。
“当我第一次在NAFEMS(国际有限元工程师协会)会议上讨论仿真大众化时，人们看着我，好像在说，‘什么？你在说什么？你是疯了吗？’我始终坚持在讨论这件事，因为我们正在这么做，我们已经看到了它的好处，”瓦林说。
瓦林详细阐述了他在尝试仿真大众化过程中提出的一些问题。
“当我们关注一个仿真工具时，我们首先评估它是否包含一套能自动化的提高分析师一致性和可重复性的过程。因为这可能就足够了。就此止步。因为我们都知道，如果把同样的问题交给两三个或或四个分析师，可能会得到不同的结果。而这是不好的。所以当你将其自动化时，你就能消除了这种情况，或者你肯定大大降低这种差异性，”瓦林说。
仅仅是仿真自动化就能算作大众化吗？EASA软件公司的业务发展总监塞巴斯蒂安·杜赫斯特看来，情况并非如此。
“对我来说，大众化就是无专家化。”杜赫斯特说: “而这真的非常非常困难。”
四
仿真大众化为谁服务
瓦林解释说:“我认为仿真大众化的真正意图是，当把仿真发展的下一步时，应该让它能够使非专业人士使用。”这样又回到了仿真大众化为谁服务的问题上，如果是为应用工程师、设计工程师或项目开发工程师，或任何非仿真分析师服务。那么真要问问自己，它是为谁准备的？到底想对外展露什么样的存在？因为如果仅仅从过程自动化的角度来看，仍然可能会暴露出一大堆非专业用户不需要，也不关心的东西。这也就是我们所了解的，当我们开始谈论一个新的仿真技术时，我总要问这样的问题：它为谁服务？我们要用它来做什么？”
其实，实现仿真大众化的目标就是要弄清楚最终用户需要了解和掌握仿真的哪些内容，并让其他的东西都隐藏起来。现在，有一种应用软件流行的开发方法，称为创建Web应用程序，它们使用相对简单的用户界面，允许输入一些可供选择的参数就能运行。Web应用程序可以作为实现仿真大众化应用程序的开发选择之一。例如，Comet Solutions开发了机械制动分析SimApp(公司对Web应用的术语)，允许工程师利用仿真模板来设计和分析车辆、电梯等的制动系统。这个应用程序使用了有限元分析(FEA)技术，但这些分析算法和技术并不暴露给最终用户。
上面所述的技术会引出一个重要的问题：虽然最终用户可能不需要深入了解仿真分析技术的细节，但他们仍然需要对仿真结果进行评估。换句话说，盲目信任仿真不是我们的目标。工程师仍然需要确保仿真结果具有物理意义。如果考虑到这一点，我们所说的非专家到底是什么意思呢？
“什么样的才能称为非专家呢？”Modelon联合创始人、Rev-Sim话题主持人胡贝图斯·图姆斯切特问道。“他们不是仿真专家；他们是：例如，热管理专家。他们可以评估仿真结果是否合理。但他们不需要掌握仿真的复杂知识和求解器来完成仿真工作。或者说，它们不需要在在具有仿真大众化特性的工具上进行培训。”
五
仿真大众化的不同观点
六
大众化的未来
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