【IPD探索档案】：窥仿真世界，见产品乾坤

CAE仿真已经成为产品研发中必不可少的手段和工具，多学科多层级的仿真贯穿产品全生命周期：

图1仿真应用贯穿产品的全生命周期

• 业务前端：仿真用于预测解决方案、捕获商业机会

• 概念设计：仿真用于系统级建模与系统性能模拟

• 详细设计：仿真用于零部件结构、流体、电磁信号等专业性能分析，辅助设计迭代

• 试验测试：仿真与试验数据比对验证仿真准确性

• 生产制造：回弹、注塑、增材制造及装配仿真验证设计的可制造性或辅助工艺改进

仿真在产品研发中的重要性不可忽视，它不仅可以加速设计过程、提高产品品质，还可以降低产品研发成本和风险，为企业带来持续的市场竞争优势。

随着仿真活动的开展，数据大量积累，仿真业务涉及的人员日渐增多，对数据和流程进行有效管理，同时在人员之间建立有效的协作，就显得日益关键和迫切。随着企业产品研发创新中仿真的应用实践逐渐增长，企业仿真业务中一些共性的问题也暴露出来。

• 数据分散与管理不规范：企业内部的仿真数据分散在不同的仿真工程师个人手中，缺乏统一的归档管理，导致查询效率和数据复用率低，同时也增加了数据丢失的风险。

• 协同工作记录不完整：仿真需求常常通过口头传达，使得协同工作的内容难以追溯。缺乏有效的记录和沟通方式，导致难以跟踪和追溯需求输入、产品数据、仿真过程以及仿真结果等关联信息。

• 仿真软件的碎片化：企业使用的仿真软件多而杂，不同软件之间的信息数据接口未打通。工程师需要手动进行数据模型转换，缺乏自动化手段来提高效率和准确性。

• 缺乏统一的标准和流程模板：当前的仿真执行过程依赖于个人经验，缺少统一的标准和固定的流程模板。这使得仿真结果的可复现性和准确性受到了一定的影响。

为解决企业在仿真业务中的痛点，SPDM解决方案应运而生。

SPDM（SimulationProcess and DataManagement）是仿真过程和数据管理的缩写。它是一种用于管理仿真过程和数据的集成解决方案。SPDM旨在帮助企业有效管理仿真过程中涉及的数据和相关工作流程，提高仿真数据的共享、复用和可信度，促进跨团队的协同工作和知识共享。

SPDM类软件通常具有以下几个关键功能和特点：

SPDM是一种综合的信息管理系统，致力于解决仿真过程和数据管理中的各种挑战。通过有效的SPDM系统的应用，企业能够更好地管理和利用仿真数据，提高工作效率和决策质量，推动产品设计和研发的创新和进步。

在帮助某高科技电子产品制造企业数字化研发转型过程中，安托作为达索系统铂金合作伙伴，助力客户成功应用了基于达索系统3DEXPERIENCE平台的SPDM解决方案。某高科技电子产品制造企业仿真业务部门在转型前的业务现状具有如下特点：

下面，本文将结合此次实施案例，从仿真的数据管理、软件集成、流程固化、业务协同等方面探讨数字化技术如何助力研发部门规范仿真业务，实现产品价值。

通过建立规范的数据归档和管理体系，企业能够更好地保护和利用仿真数据，提升设计效率、降低成本并改善决策质量。在当前产品设计竞争激烈的环境中，有效的仿真数据管理将成为企业取得创新突破和市场成功的关键因素之一。

3DEXPERIENCE平台提供完善的产品数据管理功能，对企业仿真数据管理能力有以下几个方面的明显提升。

通过对产品仿真数据进行统一的归档管理，可以确保数据的安全性和完整性。设计师可以轻松地对需要的数据进行查询，提高了查询效率和数据的可用性。

图2平台数据检索

同时，仿真数据存储在平台服务器而非个人计算机中，合理的数据归档和管理也能够减少数据丢失的风险，保护了企业的知识资产。

图3产品仿真数据在线分类归档

仿真数据的归档管理可以促进数据的共享和复用。不同设计项目之间可能存在着一些相似性和重叠性的需求和数据，通过良好的数据管理，设计师可以快速找到相关的仿真数据，并重新利用之前的数据，从而降低了重复建模和测试的成本和时间。

仿真数据管理有助于确保数据的准确性和一致性。设计师可以追溯和核查数据的来源和变更记录，从而对数据进行可靠的分析和评估。这样，基于准确的数据，设计师可以做出更加准确和可靠的决策，提高产品的性能和质量。

图4产品数据关系追溯

传统仿真模型数据体积较大，一般都需要在专门的后处理软件中从仿真结果生成模型的应力、位移等云图结果。3DEXPEPIENCE平台支持将仿真模型数据轻量化处理，生成能够在网页直接展示的云图模型，且支持在网页中对模型进行平移、旋转及缩放操作。通过浏览器可随时随地查看企业所有仿真模型，使仿真数据不再“沉重”。

图5轻量化仿真模型支持网页查看

良好的数据管理有助于知识的积累和创新的交流。通过对仿真数据的归档和共享，设计师可以积累大量的经验和知识，形成企业内部的丰富知识库，从而为下一次的设计提供宝贵的参考和借鉴。同时，数据的共享与交流也促进了团队之间的协作和创新，推动了整个企业的技术进步和竞争力的提升。

仿真软件集成是指将不同的仿真软件整合到一个平台或系统中，实现数据和模型的无缝传输和共享。这样做的目的是提高仿真工作的效率和准确性，实现以下几个方面的好处：

集成不同的仿真软件，可以实现数据的互通和转换。不同仿真软件之间的数据格式和模型结构可能存在差异，通过集成到平台，可以实现数据的自动转换和传输，避免人工干预引入的错误，提高数据的一致性和准确性。

图6集成到3DEXPERIENCE平台的仿真软件和数据

集成仿真软件使得模型的共享和重用变得更加便捷。不同的仿真软件可能有不同的建模方法和工具，通过集成平台，可以方便地将不同软件中的模型进行共享和重用，避免重复建模的浪费，提高工作效率。

在产品设计中，往往需要考虑多个物理场的相互作用。通过集成不同的仿真软件，可以实现多物理场的耦合分析，例如结构与流体、电磁与热传导等，从而更加真实地模拟产品在不同工况下的行为，提供全面的信息支持。

图7以流程串联多物理场仿真

通过集成不同的仿真软件到一个统一平台，可以实现对仿真软件的集中管理。统一管理和维护仿真软件，提高使用的便捷性和效率。3DEXPERIENCE平台不仅集成了达索系统SIMULIA品牌下的Abaqus、CST、XFlow等各学科仿真软件，也支持用户通过配置将第三方仿真软件集成到流程中，是集技术与工作流于一体的同一平台，助力企业形成内部的开放体系。

图8技术与工作流同一平台

仿真流程模板化是指将常用的仿真工作流程和步骤进行抽象和整理，形成一套标准的流程模板。通过模板化，可以提高仿真工作的效率和一致性，实现以下几个方面的好处：

通过制定和使用流程模板，可以规范仿真工作的步骤和顺序，避免遗漏和混乱。工作人员可以按照模板进行仿真工作，提高工作效率和准确性。3DEXPERIENCE平台支持用户自定义网页UI，将仿真流程中的参数、文件提取到网页中，通过自定义界面规范流程操作的输入输出数据。

仿真结果的可复现性对于评估产品性能和进行优化非常重要。通过使用流程模板，可以确保仿真工作的一致性，从而提高仿真结果的复现性和可靠性。

图9仿真流程模板制作与复用

流程模板可以记录和积累工程师的经验和知识，成为宝贵的资产。通过分享和交流流程模板，可以促进团队之间的合作与学习，提升整个企业的技术水平。

基于流程模板，可以实现仿真工作的自动化和智能化。通过智能化的工具和算法，可以自动完成某些繁琐的仿真工作，提高工程师的工作效率。自动化流程配合可复用的参数化模型和DOE算法可快速衍生产品多方案设计和仿真结果，在3DEXPERIENCE平台专业的分析工具中进行方案比较，支持研发人员进行最佳方案决策。

图10产品设计方案决策支持

在SPDM解决方案中，通常会提供一系列预定义的仿真流程模板，涵盖了常见的仿真任务和工作流程。企业可以根据自身需求进行定制和扩展，以适应特定的产品设计和研发流程。通过使用流程模板，企业能够更加规范地进行仿真工作，提高工作效率和结果的可信度，为产品决策提供更可靠的依据。

SPDM解决方案中通过在线任务方式进行协同管理，通过3DEXPERIENCE协同工作平台实现对仿真工作的任务分配、状态跟踪和协同编辑等功能。具体而言，它包括以下几个方面的特点和好处：

3DEXPERIENCE平台通过在线表单创建和分配仿真任务，平台可以将需要进行的仿真任务分配给相关的工程师或团队，并实时跟踪任务状态。这有助于有效组织和记录协同工作内容，提高工作规范性和项目的可控性。

图11任务表单

平台可以支持任务的审核流程及在线审批，确保仿真工作的合规性和准确性。相关人员可以在平台上进行审核和讨论，并留下相关的记录和意见，方便后续追溯和审查。

图12协同任务审批

平台允许用户跟踪任务的进度和完成情况，并生成相应的报告和图表。这有助于团队和管理层了解当前的仿真工作状态，提供决策的依据。

图13任务进度在线统计

通过在线任务方式的协同管理，在SPDM解决方案中实现了对仿真工作的协同、跟踪和管理，提高了团队之间的协作效率、减少了沟通误差，确保了仿真工作的顺利进行。同时，协同管理模块也为企业提供了集成化的任务管理和知识共享平台，促进企业内部团队的协作和创新，加快产品研发的速度和质量。

借助3DEXPERIENCE平台SPDM解决方案，某高科技电子产品制造企业仿真部门能够有效提升相关工作的工作效率，规范仿真流程操作；结合参数化建模和仿真能力，实现了多方案自动生成及对比分析的能力；针对特定仿真工况形成的高度自动化仿真流程，对仿真工作提效达到30%。

数字化平台可以提供统一而便捷的数据管理系统，确保仿真数据的归档和高效查询。通过版本控制和权限管理等功能，保证数据的完整性和安全性；同时，通过数据归档和查询的便利性，设计人员可以追溯和核查数据的来源和变更记录，从而对数据进行准确的分析和评估，为决策提供科学依据。

SPDM解决方案通过提供标准化的流程模板，规范和固化了仿真工作的步骤和顺序。这有助于提高工作的规范性和一致性，从而提升仿真结果的可复现性和准确性。设计人员可以按照预定义的流程模板进行工作，避免了流程混乱和信息缺失的问题，提高了工作的效率和质量。此外，SPDM解决方案还提供了协同工作和团队合作的功能。不同部门和团队可以共享仿真数据、模型和结果，并进行实时协同编辑和讨论。这有助于促进跨团队的知识共享和创新交流，提高团队的协作效率和决策的准确性。

综上所述，数字化平台和SPDM解决方案等IT技术可以帮助企业更好地解决仿真业务管理痛点，充分利用仿真的潜力，提高产品设计的准确性和效率，为企业带来了更高效、规范和创新的仿真工作流程，为产品设计和研发提供了强大的支持，实现产品价值最大化并最终增强企业的竞争力。

来源：达索系统