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你设置一下子,我算了一辈子

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面对着即将到来的项目节点,仿真工程师小王眼睁睁看着屏幕中CAE软件的进度条龟速爬行。无可奈何的他刚想去接杯水,设计部门的同事打来电话询问仿真进度,小王说另一个部门的项目还没算完呢,你要是实在着急的话我把你们的优先级提高一点。

放下电话,看一眼仿真任务排期,好几个项目都卡在仿真这,小王心想,看来周末又得加班了。

好不容易跑完一个任务,一看云图,万里江山一片红。

 来源:云境智仿在线案例

“怎么这么多问题区域,设计师是新来的吗?”小王心想 “ 还得改啊,改完还得重新算。 ”

云图发过去,小王给设计师致电,对面的设计师接了电话,果然是一个年轻的设计师,小王给他说明结构上有的部位应力集中,有的部位变形过大,需要优化设计。

对面的设计师也是一头雾水,反问他那你觉得应该怎么办呢?

小王想,我要是知道怎么改还要设计干什么。不过还是耐住性子提出了一些修改建议,比如哪里加一个加强筋,哪里圆角加大一点。

设计师听完说:“ 好,我现在就改,改完你能不能马上帮我再算下,我们项目组现在就我方案还没通过了。”

小王心里一万匹马奔腾而过,耐着性子说:“ 你先改吧,我这边仿真任务也有很多着急的,尽量帮你提前。”



CAE仿真作为预测产品结构性能的重要技术,在制造业研发流程中通常被安排在设计之后,生产之前。作为正式生产前的最后一道防线,检查产品设计中难以发现的问题。

面对激烈的市场竞争和不断压缩的研发周期,仿真工程师经常要与时间赛跑,想尽办法压缩仿真时间,比如采用简化模型、分区划分、局部细分等技巧,不断利用知识经验给计算机“减负”。

但是面对复杂的工程问题,仿真工程师仍然会在网格划分、计算求解等由软件做主的环节无能为力,被迫放慢脚步。

等到仿真结果好不容易出来,一旦发现存在设计问题,反馈给设计师,设计师优化后又提交给仿真工程师重新计算,又会是一次漫长等待。

尤其在人力资源和计算资源有限的情况下,跨学科跨部门的沟通迭代会消耗很多时间精力。

AI或许有帮助,但是...

AI技术的出现有希望在一定程度上解决这些问题。

传统 CAE 技术主要是建立在数值计算框架上的模拟技术,其本质是将连续系统进行时空离散化,通俗地说就是把一幅画变成了拼图,再针对每个小区域,依据最基本的物理、化学等学科的原理来建立模型。

传统CAE技术的原理很明确,其计算结果具备较强的可解释性和精确性,但是在大规模复杂工程问题如飞行器外流场分析、汽车碰撞仿真等场景中会消耗庞大的计算资源和时间成本,这些场景一方面物理因素复杂,另一方面需要频繁变更优化设计。

而近年来火热的深度学习神经网络技术则相反,训练成熟的AI大模型可以显著降低计算维度,算的很快。但是训练AI大模型需要的样本数据是海量的,一般需要数百万条甚至数十亿条以上的数据样本,还需要庞大的计算资源,这对于大多数制造业企业来说难以做到。

除此之外,由于目前科学家还无法解释神经网络的内部原理,因此得到的模型是 黑盒 ,也就是无法解释为什么会生成这样的结果,也难以评价结果的可信度。

可以看到传统数值模拟和深度学习赋能的CAE技术各有优劣,那么是否有办法能综合两方面的优势呢?

云境智仿的探索与实践

面对着训练数据和计算资源短缺的实际情况,云境智仿采取了另一条路线,即以贝叶斯推论等理论为基础的智能仿真,相比于传统的数值仿真模拟,它更快更高效;相比于以深度学习神经网络为基础智能仿真,它又保持了训练样本少结果可解释的优势。

在汽车外流场分析案例中,云境智仿将其智能求解器与StarCCM进行对比,分别仿真30种车身的汽车外流场,在结果误差可接受的前提下,仿真加速比达到了36:1,平均每个工况的智能仿真时间在1分钟左右,效率显著提升。

此案例中的智能求解器所使用的训练样本为30组不同外观几何尺寸的汽车外流场仿真数据。

贝叶斯推论是人工智能领域中的一个重要分支,其核心在于贝叶斯定理,依据先验概率与新观测数据推算后验概率,进而对未知情形进行推断。

图 贝叶斯定理基本公式

相比于火热的神经网络技术,它在大众视野中的曝光率不高,但是相比于神经网络无法解释的“黑箱”,贝叶斯推论基于概率原理,对数据量需求相对灵活,小样本时可凭借先验知识推断,结果可解释性强,在需要明确概率估计、结合先验知识及处理不确定性问题的场景中表现突出,如风险评估、故障诊断等领域。

当然,贝叶斯推论和神经网络并不是水火不容的两端,云境智仿也在探索综合利用不同技术的优势,在模型维度、计算精度和普适性的仿真不可能三角中寻找最优解,满足多样化的场景需求。

目前智能求解器功能已经在Simversus 云平台中正式上线,可在平台中训练和应用智能求解器。(点击下方阅读原文即可跳转Simversus,在线免费试用)

智能求解器训练界面

云境智仿也将该算法打包为独立组件YJ-DORGP,可以赋能包括独立软件开发商、制造业企业、科研院所在内的仿真软件开发团队。

这一组件并不会破坏原有的工具生态,更像一个外挂加速器,可以支持多种数据源,如有限元法(FEM)、边界元法(BEM)、光滑例子法(SPH)、物质点法(MPM)等数值方法产生的数据,试验采集的真实数据等,充分利用可获得的数据样本,加速设计仿真迭代流程。

物质点法(MPM)应用案例(数值求解在上,智能求解器在下)

结语

设想下这个场景,当汽车设计师和仿真工程师坐在一起探讨汽车外形设计,屏幕上是产品三维模型,设计师调整一下产品结构,仿真结果很快就能反馈,仿真工程师立刻根据仿真结果提出优化建议,二者再也不用坐在各自的办公室看着即将到来的项目节点,焦急地等待对方反馈了!

新技术往往需要跨越巨大的鸿沟才能被大家所接受,但是我们仍然期待勇敢的探索者们能够改善落后的生产方式。



来源:工业软件产品分析
碰撞化学汽车理论试验人工智能
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首次发布时间:2024-12-18
最近编辑:3天前
石寒ColdStone
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国产云原生三维CAD有哪些?

今天恰逢华天CrownCAD2025新品发布会,看到国产三维CAD的功能细节逐渐完善,深感欣喜,正好调研下国产云原生CAD产品。相比于CAE,CAD行业有更多公司已经迈向云端。世界上第一款云端CAD是Onshape,现已经被PTC收购,后来达索、Autodesk等公司也纷纷布局,推出了Fusion360、3DExperience等云端产品。国内的CAD厂商们也纷纷发力,希望从云端实现追赶超越。国内比较早期的一家云端CAD产品是云图三维,遗憾的是由于资金 短缺,已经停止服务,因此不入列介绍了。众所周知,CAD分为二维和三维,三维CAD作为工业领域的核心软件,也是企业创新的源头工具,大到航空运载火箭、飞机和汽车等国之重器,小到手机、杯子等日常用品,其研发设计与制造都离不开三维CAD软件。从二维到三维是一个技术飞跃,国内的CAD厂商各有侧重。本文仅列举了产品中包含三维模型设计功能的云端CAD产品,如果有遗漏,也可评论区补充。01 华天软件CrownCAD山东山大华天软件有限公司(简称“华天软件”)成立于1993年,拥有三维设计、智能管理、可视化三大技术平台和创新设计、卓越制造、数字化服务三大系列产品线,业务范围包括 PLM、PDM、CAPP、CAD, CAM、MES 等。2016年起华天软件开始基于云架构的CAD研发,并于2019年成立子公司华云三维科技有限公司(简称“华云三维”),研发云 CAD产品。2011年,梅敬成博士带领团队开始了三维CAD自主核心技术的攻关,并于2021年成功推出国内完全自主、基于云架构的三维CAD平台皇冠CAD(CrownCAD)皇冠CAD(CrownCAD)突破了三维CAD领域最关键的“卡脖子”技术,拥有了完全自主研发的两大CAD核心技术:一项是三维几何建模引擎DGM,另一项是几何约束求解器DCS。产品介绍皇冠CAD(CrownCAD)支持公有云、私有云、混合云部署,利用云计算、云存储保证数据的安全性,同时采用服务器渲染、并行计算等技术以大幅度提升大场景模型的处理性能。另外,皇冠CAD(CrownCAD)基于“云原生”技术提供了便捷的协同设计,支持团队协同、安全协同、远程异地协同,设计和管理效率翻倍提升,真正实现“跨越时空、高效协同”的一站式研发设计和管理服务。这就意味着设计人员不再需要安装软件,打开网页就能直接进行产品三维设计,实现异地的协同研发工作,而且手机、平板、电脑,甚至智能电视,都可以在上面运行。CrownCAD(来源:华天软件)02 新迪数字 天工云CAD上海新迪数字技术有限公司是一家拥有国际先进水平三维CAD核心技术的国产工业软件厂商,由长江学者、原达索SolidWorks公司首席科学家叶修梓博士创立,公司坚持二十年深耕三维CAD技术领域。新迪数字服务于产品研发设计领域,提供以三维CAD软件为核心的研发设计解决方案,广泛应用于装备制造、汽车及轨道交通、新能源、高科技电子、国防军工等多个行业。2022年,新迪数字提出了中国三维CAD“高铁模式”的主张,通过引进国际一流技术,消化吸收并实现自主创新,打造国际水平的国产三维 CAD软件和基于云平台架构的全新三维CAD协同设计系统。产品介绍新迪天工云CAD是一款全新的工业云软件,采用新颖的“端+云”融合架构和统一的云端产品数据模型,所有数据100%云端集中存储,设计数据安全可靠、应用场景一体集成、IT管理规范灵活,帮助企业实现“云协同”环境下的高效设计与顺畅沟通。新迪天工云CAD作为云原生的3D设计协同平台,不仅保留了桌面版的强大建模功能,还通过“平台+APPs”的创新模式,极大促进了设计团队间的协作与项目数据管理,如同为设计工程师定制的“Office365”。其2024版本更是带来了围绕3D设计的项目管理工具、即时可用的设计辅助信息、数据应用的增强、更广泛的集成环境支持,以及面向个人用户的天工云CAD个人版,展现了新迪数字在云端设计协作领域的前瞻布局与实践成果。天工云CAD(来源:新迪数字)值得一提的是,新迪数字的联合创始人彭维博士,在2000年时就曾开展基于网络的协同CAD技术研究并发表多篇论文,这颗2000年射出的“子弹”,终于在2023年击中了天工云CAD的“眉心”03 中望软件Cloud3D广州中望龙腾软件股份有限公司(简称:中望软件)成立于1998年,是一家专注于CAD平台软件研发与推广的国家高新技术企业。中望软件是中国最大、最专业的CAD平台软件供应商之一,同时也是国家规划布局内的重点软件企业。公司以“自主二维CAD、三维CAD/CAM、流体/结构/电磁等多学科仿真”为主的核心技术与产品矩阵,为用户提供All-in-One CAx解决方案。中望软件在2010年通过收购美国VX公司的VXCAD/CAM技术及研发团队,推出了高端三维软件中望3D。这一举措标志着中望软件由二维CAD平台厂商跃升为包含二维、三维CAD/CAM一体化解决方案的平台厂商。产品介绍中望Cloud3D是中望云原生设计仿真一体化协同平台,具备产品设计、仿真分析和工程图绘制等功能,并且支持团队协作,可以多人同时查看、编辑3D模型,也能管理成员编辑模型的权限。支持R12~2018格式DWG文件,具备浏览器端高效的图纸打开和显示速度。它提供了图纸并行读取和并发生成技术、轻量化数据生成系统、高性能图像数据库技术、几何空间索引技术等核心技术中望Cloud3D(来源:中望软件)04 卡伦特 CurrentCAD卡伦特科技有限公司(以下简称“卡伦特”)是一家专注于在线协同CAD平台的国家高新技术企业,致力于自主可控的在线二维、三维CAD软件的设计、研发和销售。公司成立于2014年,创始团队由原Autodesk资深工程师和国际著名协同设计专家组成,拥有强大的研发实力和丰富的行业经验。产品介绍卡伦特 3D 是领先的自主可控的云原生三维设计平台。作为完全架构于云端的在线平台,允许用户通过浏览器随时随地完成设计。自研三维几何建模引擎和几何约束求引擎为三维设计提供可靠的支撑。平台支持绘制各类零部件和装配体工程模型,从草图绘制到零件设计再到装配创建无缝一体的工作流高效易用,为包括机械、汽车、消费电子等在内的工业制造行业提供柔性的 CAD 服务。CurrentCAD(来源:卡伦特)05 子虔云CAD子虔科技是一家数字孪生的科技公司,成立于2020年,为制造业数字化转型提供解决方案。公司自主研发了数据引擎,可实现CAD文件等复杂数据的实时协同,子虔科技专注于为制造业提供数字化转型的解决方案,通过数字孪生技术,帮助企业实现产品设计、生产制造、供应链管理等方面的数字化。核心团队由来自于Dassault Systemes、微软、Unity、Autodesk、Oracle等知名企业的曾任部门高管组成,团队成员大量来自于上海交通大学、清华大学等知名高校。产品介绍子虔云CAD 基于云原生架构,集成了传统CAD软件的强大设计能力,同时支持多物理仿真。借助云端高效协同,不仅显著提升硬件资源利用效率,还极大增强了CAD计算性能,解决了传统CAD软件在扩展性、可用性和成本方面的难题。子虔云CAD 提供强大的三维建模和实时协同设计功能。无需安装,联网即可访问和编辑设计,支持多平台输出。搭载AI智能辅助,版本管理灵活,为设计团队提供高效、无缝的创新环境。子虔云CAD(来源:子虔科技)06 设序「闪设」设序科技成立于2020年,总部位于上海。设序科技的产品应用AI技术,基于自研的AIGE(Engineering)数据结构,以提高工业设计、仿真、工艺及制造等环节的效率和质量。创始团队方面,创始人兼CEO吴泳荣博士具有10年汽车制造行业经验,曾任职于美国通用汽车,于蔚来担任AI智能制造专家;创始成员均拥有多年智能制造或AI算法研发经验。产品介绍设序科技「闪设」是以工业数据训练为基础,依托几何图形技术与AI技术,以云架构提供的一款工业智能生成式设计软件。其核心功能包含智能生成推荐与智能交互。目前,「闪设」已经赋能诸多工业装备与零部件3D&2D设计工作。闪设(来源:设序科技)07 嘉立创云CAD嘉立创成立于2006年,是行业较早实现数字化转型的高新技术企业之一,专注于PCB打样/小批量、SMT 贴片、激光钢网、FA机械零部件商城、3D打印等领域,为全球电子行业企业、电子工程师、科研机构提 供“价格优、品质高、交期快”的高性价比服务。产品介绍嘉立创云CAD由深圳嘉立创科技集团股份有限公司推出,目前处于内测阶段。是一款将设计和制造相结合的国产云端CAD。它拥有三维建模引擎、约束求解器、三维渲染引擎等核心技术,支持云端协作、效率倍增,云原生CAD助力快速产品设计,共享设计成果。嘉立创云CAD(来源:嘉立创)08 群核科技 酷家乐群核科技(杭州群核信息技术有限公司)成立于2011年,是一家专注于云设计系统及三维内容制作的技术研发和应用的公司。其旗下的酷家乐品牌自2013年上线以来,已经成为国内最大的空间设计软件平台之一,尤其在家居家装云设计领域占据了56%以上的市场份额。群核科技在2023年成立了全空间设计领域的AIGC实验室,探索3D场景的AI生成应用,推动云端CAD产品的智能化发展。此外,群核科技与浙江大学合作的“工业级云端CAD软件平台关键技术研究及应用”项目成功入选浙江省科技厅的研发攻关计划,标志着其在工业级CAD领域的技术突破。产品介绍群核科技的云端CAD产品主要包括酷家乐、酷空间和模袋云等工具平台。这些产品结合了AIGC(人工智能生成内容)技术,旨在提升设计效率和用户体验。酷家乐:作为群核科技的核心品牌,酷家乐提供强大的3D云设计工具,支持家居设计、商业空间设计等。产品功能不断迭代,涵盖极速渲染、全景图、视频渲染等多种设计需求。酷家乐(来源:群核科技)09 引力波 Realibox广州引力波信息科技有限公司(Realibox)成立于2018年,是一家专注于云端设计协同、3D数据资产管理和3D数字营销的领先企业。以自主研发的云端3D引擎及SaaS+PaaS云平台为核心,Realibox提供全面的设计数据管理及协同解决方案,为客户打造实时3D技术云平台,链接虚拟与现实,加速产业全生命周期流程创新。产品介绍Realibox是一款新一代3D产品设计与协作工具,提供了一个在线的3D创作工作流平台,使得设计师、工程师和市场人员可以轻松地使用。它的核心产品包括Realibox Studio、Realibox Viewer、Realibox Render等,这些工具贯穿了产品设计的全周期,从设计渲染到全链协同评审。Realibox3D(来源:引力波)来源:工业软件产品分析

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