3DEXPERIENCE MODSIM产品前期概念结构快速开发方案（上）

当前企业在产品开发过程中面临诸多挑战：

1) 变更发生在流程越靠后，更改成本越高，产品开发需要尽早决策，越早介入越有利于开发；

2) 新的方案需要大量的测试验证，尤其在概念阶段，需要能够有更好的技术支持新方案的快速设计、评估、优化和选型；

3) 设计复杂产品通常需要集成大量设计约束及边界，如布置，架构，造型，性能，成本环境和制造等。而这些通常也需要尽可能在早期阶段研究并满足。

因此开发过程中越来越多的设计和仿真工作需要被放到虚拟概念开发阶段及之前，以尽可能****、发现和解决问题，控制成本，最终缩短整体开发周期。

图1 产品开发挑战

前期阶段工作更趋向于面向产品功能（如多学科性能要求，产品重量等）进行概念开发，开发出基于各种设计空间限制下的尽可能功能最优的概念方案，从而为开发进入到详细工程阶段搭好框架基础。

如果我们能够在前期快速响应方案变化，且同时能够做出快速决策，那么就可以在更短的时间内评估更多的方案，有机会得到更优化的概念方案，从而提升产品质量，压缩开发周期和控制后期产品大幅更改风险。

在这个工作过程中，设计和仿真发挥着举足轻重的地位，可以说它们之间的协同效率直接决定了产品开发的周期，当前产品前期结构开发过程设计和协同之间存在诸多急需改善的问题，如部门协同效率偏低、流程冗长、数据割裂、及工具繁杂等；另外针对概念设计阶段周期短、变更快和方案多的特点，当前CAD设计技术本身也难以有效响应。

种种问题导致了概念开发周期长，产品潜力无法充分挖掘。以下是典型产品前期结构概念开发协同过程：

图2 典型产品前期开发设计与仿真协同过程

典型产品前期结构概念开发过程中存在的问题：

图3 典型产品前期开发设计与仿真之间存在的问题

传统组织架构一般是设计和仿真分属于两个并列的部门，通过部门之间规定的业务流程实现协同工作，这种模式在过去的几十年中为企业的开发效率提高和产品质量提升做出了巨大贡献。

然而很多企业也深知该模式下以上这些问题确实存在，尤其是现在产品开发周期越来越短及前期开发越来越举足轻重前提下，这些问题带来的深层次影响就更显得突出。很多企业开发人员也认为不管是在流程上，组织结构上还是思想上，都有许多可以完善的地方。然而生产力决定生产关系，苦于没有匹配的开发工具，心有余而力不足，无法施展拳脚。

随着新的虚拟技术的出现尤其是MODSIM建模仿真一体化技术的出现，设计和仿真之间的生产力得到了进一步的释放，生产关系有了生产力跃升作为基础就有了进行变革的基础，从而可以助力企业从流程，组织，思想上，工具上全方位创新服务产品高效高质开发。

达索系统3DEXPERIENCE平台产品基于单一数据源和实时在线多专业协同可大幅提升产品协同开发效率。

在建模技术上，附加了适用于前期概念设计特点的全新柔性建模技术；

在建模和仿真多专业协作上，通过MODSIM建模仿真一体化策略助力企业解决产品开发中长期面临的痛点难点：

图4 3DEXPERIENCE平台应对策略

基于3DEXPERIENCE MODSIM建模仿真一体化策略，在前期产品开发领域，达索系统发布了专注于产品前期结构开发全新产品3DEXPERIENCE CATIA Concept Structure Engineer（3DE CATIA BSD），该产品不仅完全继承了CATIA SFE CONCEPT独立版工具的思想理念，且得到3DEXPERIENCE多专业在线协同开发平台、CATIA多专业多行业覆盖设计产品及SIMULIA多尺度多专业仿真产品的能力强力加持，是完全基于3DEXPERIENCE MODSIM建模仿真一体化理念的、从底层架构基于3DE CATIA几何内核全新打造的3DE CATIA模块，在建模技术、建模仿真一体化协作上有很多技术革新，并与3DE平台其它模块无缝搭配可形成一系列开发解决方案。企业可以通过这些方案进行高效的产品前期快速概念开发，产品多学科优化，产品减重等工作。

图5 3DEXPERIENCE MODSIM产品前期概念结构快速开发方案

基于新一代产品，达索系统构建了独特的前期产品结构快速开发方案，以特有的快速柔性建模技术，快速响应概念设计阶段短周期、变更快和方案多的特点，通过生产力提升为客户带来巨大价值。

建模和仿真基于单一数据源多专业协同，实现效率大幅提升、流程大幅简化、数据无缝连续、统一的工具更简单易用及学习操作体验更佳。全新方案的前期产品开发协作流程建议如下图：

图6 前期产品开发协作流程建议

基于全新的流程，用户可在产品概念设计阶段建立全参建模仿真一体化概念模型。该模型既是全参数化动态3DEXPERIENCE CATIA 3D CAD概念模型，又是多学科3DEXPERIENCE SIMULIA CAE模型，CAD与CAE可基于该一体化概念模型无缝快速自动化切换 。

借助3DEXPERIENCE多专业协同和单一数据源能力，该建模仿真一体化概念模型既支持CAD概念设计应用，如高效协同设计，快速方案设计与与变更等，以实现高效协同设计和快速设计更改；也支持基于CAE的仿真应用，如多学科仿真性能快速验证，多学科自动优化，轻量化减重等，以实现快速优化产品性能提升产品质量和仿真驱动设计。

在产品详细设计阶段该模型还可以被最大可能的进行重用，如直接重用该一体化CAD概念模型进行深化详细设计以及应用关联设计实现概念模型与详细模型的关联更新等，以大幅提升设计效率。全新流程带来的业务价值：

图7 前期产品开发协作流程业务价值

通过达索系统前期产品快速结构开发方案的应用，可以极大的解决产品开发当前面临的诸多难题挑战，基于该方案的全新产品开发模式，给产品前期开发带来如下业务价值：

1. 提升工程概念与详细机构设计效率；

2. 开发早期介入，避免后期可能出现的更改成本；

3. 改进产品认知，发掘产品潜力 ；

4. 改进产品质量，保证满足性能下的产品方案优化；

5. 性能驱动设计，数据说话，开发过程有据可循；

6. 技术应用成本低, 投入产出比高，立竿见影。

图8 3DEXPERIENCE MODSIM前期快速开发方案价值总结

来源：达索系统