首页/文章/ 详情

高频电磁仿真软件评估模型——探讨分享，思路梳理

老猫电磁馆——学无止境也

9月前浏览2704

软件评估报告，选型对比报告，年年要，年年写，每次都是扣脑壳拼拼凑凑，痛苦，有木有？

自己扣脑壳，费力不讨好，没有思路，没有可靠的思路，写出来被一顿批，太难了，有木有？

网上一顿搜索，复制，粘贴，调整顺序，可逻辑上总是感觉欠了点，老板不满意，还得反复改，心痛到不能呼吸。。。

找厂商要材料，也给了，可几乎一边倒的指标设定和描述，放到报告里面，自己都觉得有点尴尬。还得改，东拼西凑的，最后的报告，勉强应付差事就不错了。

实在看不下去市面上那一张张对比表格了，功能更新都好多个版本了，还在拿n年前的老版本对比，项目都已经到最后阶段了，调研报告还是一个模糊状态。

好吧，为了帮到有这样需求的各位攻城狮们，这里梳理一下，来一个“全面而专业”的软件评估和软件选型的“标准模型”，专业又全面，客观又公正，一看就是正经的，在老板面前，也可以挺直腰杆，说话硬气了。

来吧，从评估流程说起。

仿真软件采购评估一般流程

决策流程牵涉到企业的方方面面，但大同小异，总体来说，会包括以下几个阶段：

市场分析
选择参评的软件厂商
调整和细化评估模型
市场研究
软件评估
发布报告

市场分析

选择分析的目标市场，基于新技术发布的趋势和用户需要了解的市场变化，帮助客户规划，投资决策。

选择参评的软件厂商

软件评估不是要评估市场上所有同类软件，而是进行聚焦。根据市场份额、客户数量、装机数量、产品类型活其他定义的特征来选择候选厂商。

调整和细化评估模型

根据评估框架和待评软件类别定义合适的评估指标和权重。

市场研究

举行多种市场研究活动，比如：1.厂商演示和介绍；2. 与厂商推荐的客户进行座谈；3. 与最终客户进行访谈；4. 分析社交媒体上的评论或反馈。

软件评估

采用评估模型，对软件进行全面评估，整理和分析评估数据。

发布报告

根据评估的数据和结果编写分析报告。

仿真软件评估的三个维度

目前，市面上商用仿真软件门类繁多，要了解所有的软件，几乎是不可能的，简直比看懂巨额保险条款还难。那么，这里就不纠结于细枝末节了，而聚焦在主要矛盾上，怎么分类，怎么衡量，怎么考察？

简单的来说，按照应用领域来分，仿真软件可分为两大类：

通用仿真软件，如ANSYS的系列专业软件，奥泰尔的系列专业软件；
专用仿真软件，如隐身设计仿真软件，冶金成型仿真软件等。

专用仿真软件由于应用面小，具有非常大的针对性，在易用性和模板化程度方面，往往更讨喜。而工程设计中，灵活性和软件的潜能开发，也是极其重要的方面。通用仿真软件由于其良好的可开拓价值，成熟的底层算法和架构，更全面的资源利用和可持续性，在仿真软件市场上，具有绝对核心的市场地位。

这里讨论的仿真软件评估模型，主要针对通用仿真软件，这样的比较和评测更具有实际价值。

通用软件需要面对各种各样的仿真场景，不同的场景，所关注的功能以及功能的要求也不同，所以，在评估和对比的时候，就需要根据不同的场景做相应的调整，最好能有量化的评估结果。

评估模型可从三个主要的维度进行：

能不能？（功能点）
好不好？（成熟度）
具体场景需求功能是否满足？（应用场景）

A. 功能点

此维度，主要在于考察软件是否具备最通用最基本的交互、计算、优化以及后处理方面的功能。这些功能往往是仿真应用中最为基础，最为入门的需求，直接关系到软件在实际工程仿真中能不能成功应用，以及应用的效率和效果。

简单的说，主要有以下几个方面：

前处理，这部分功能主要包括，

界面是否易用，是否成熟，是否高效，是否美观
是否具备模型处理功能，是否可以实现模型的导入，修复，简化等仿真必须功能
是否支持材料属性的定义，比如频变材料，温变材料，各向异性材料，是否具有材料库等与材料有关的功能
软件是否具备网格剖分的功能，是否可手动划分网格，是否支持网格剖分加速

求解器，这部分功能主要包括，

求解器所采用的算法是否成熟
是否有多种算法，比如频域算法体系的有限元算法，积分方程算法，是否具备加速方法，比如多层快速多极子算法，
是否具备时域算法功能
是否具备本征模及特征模求解功能
是否具有微放电求解功能
求解的核心逻辑以及精度保证策略如何

扫参及优化，这部分功能主要包括，

是否具备参数扫描功能
是否具备多参数优化功能
是否具备与第三方优化器（如Matlab）联合优化的能力
是否具备敏感度分析功能
是否具备数值实验（DOE）功能

后处理，这部分主要包括
以上列举的只是最基本的核心部分，有没有所需要的功能，直接关系到软件是否能用于实际工程问题，所以尤为重要。当然，实际评估中，还需要根据单位自身的业务情况，重点考察与业务直接相关的具体功能点。

后处理结果提取，包括端口参数（SYZ参数）提取
场数据提取功能，如近场，远场提取功能
变激励条件下，提取结果的重复计算代价
后处理的效率提升和模板定义，如脚本化后处理
特定领域的功能，如5G终端天线的CDF曲线，RCS领域的ISAR成像等

B. 成熟度

这部分，主要价值在于基本功能满足之后，择优软件以提高效率和效果。当今社会，工程研发领域的竞争日趋残酷，本质上是一场与时间赛跑的游戏，容不得懈怠和应付。

主要可从以下几个方面来考虑评估：

精度
我们研究问题，不管用什么样的方式方法，都是一种对客观存在的认识和表达，比如用科学公式，用仪器仪表，用比对试纸，还是用仿真软件，比对的标准，都是实验结果。所以，精度问题是一个相对问题，只有更好，没有最好。凡事必有代价，需要取舍的是在可承受的代价范围内，获取更为科学的有实际价值的结果。
对于仿真软件的精度来说，本质上，是一个数值逼近的过程，从几何模型的离散化，到基函数定义，到矩阵构建，到矩阵方程的求解，每一步都是一次数学上的近似，方法的适用性总是存在这样那样的局限性，因此，对于使用者来说，最需要关注的问题是，软件用什么样的策略，来达到精度和速度方面的平衡，以及如何规避软件算法本身的局限性。
比如，为了降低对使用人员的依赖性，可采用软件自适应迭代的方式，用数值收敛的方式来强迫软件达到数值上的精度可信度。大家都知道，这是Ansoft公司软件采用的核心技术，该公司于2008年被ANSYS公司全资收购。
效率
时间就是金钱，如何能算得更快更准永远是仿真工程师，尤其是仿真软件的研发工程师们追求的目标。
其一是采用好的算法，优化算法实现的代码；其二是提高并行规模和并行效率，比如多核并行，跨节点并行，多层级并行算法，GPU加速，云计算平台支持等有关功能。
当然，还有其三，就是应用工程师对问题进行合理简化，加速计算过程的同时，把精度控制在合理范围内。不过这一点是跟人有关的，我们选择购买软件的时候，可以把这一点单列。通常情况下，不能要求应用工程师都是大师级的应用专家，即便是，大师如果把精力更多的集中在设计本身，一定更加有价值。
易用性
再好的核心算法，也需要好的用户交互方式，达到人机合一，高效完成任务。这部分的影响因素，一是软件的总体框架，二是软件的使用界面。
扩展性
软件不可能做到无所不包，穷尽所有可能的功能。所以，软件需要具备一定的开放性，用于弥补本身功能的局限。所以软件最好能够具备开放的接口，具备二次开发的支持，具备多学科，多软件的协同功能。
美观度
软件的美观度虽然是仁者见仁智者见智的事情，不过对于使用者来说，其实也是不容忽视的一个方面。巨丑无比的界面，如果不是不可替代，谁还会继续坚持用下去呢？
市场认可度
跟买车一样，保有量少的车，后期的维护费用，配件供给，服务，都难以为继，仿真软件门槛高，对开发公司的实力要求极高，而公司的运营完全依赖于市场的营业额，很难想象，一个小众软件，经过若干年的市场优胜劣汰之后，还能保持健康的维护升级和更新。而没有升级和更新的软件产品，就如同Windows xp在微软宣布不再维护以后，如同一个弃儿，逃不掉自生自灭的命运。
市场认可度主要从三个方面来看，一是用户基数，二是基数支持的实力，三是在用户群里的口碑指数。