仿真的未来：“数据管家”各展所长
            
2011-05-05 11:11:46   来源：   编辑：赵远征   作者：   评论：0 点击：19

仿真技术的广泛应用使得产品开发过程中的设计、仿真和试验等每一阶段的工作均需要大量的知识经验、研发流程等，形成了海量的仿真数据和种类繁多的仿真领域，如何对几何模型、网格模型、载荷工况、边界条件、脚本、计算结果、仿真报告等进行有效管理成为企业所关注的一个重要体系。
CAE软件，如Ansys、Altair、MSC等自带的数据管理模块和协同仿真平台，以及相继推出仿真数据管理模块的PLM领域厂商各展所长，成为解决这一问题的主角。
PDM 从数据源头进行控制
  一位工程师曾就仿真数据管理发表了自己的看法：“仿真数据管理的底线是不能在现有的信息链上产生出另外一个信息孤岛。” 这是PLM厂商进军CAE数据管理市场时对自己的要求，也是对CAE厂商现有数据管理软件的一个优势。然而无论是CAE软件自带的数据管理模块，还是PLM厂商推出的仿真数据管理模块，都不得不根据CAE数据的特点制定出仿真数据管理的思想，这让CAD出身的PLM数据管理软件显得心有余而力不足。
CAE数据的典型特点包括：
（1）CAE分析模型必须与CAD创建的几何模型保持一致;
（2）CAE数据管理的对象较为复杂，不仅需要管理CAE的结果(如有限元网格文件、求解结果、分析报告)，还需要管理CAE的分析过程(如网格的划分、边界条件的定义等);
（3）CAE分析仿真过程中经常产生流数据，其具有连续性、动态性、数据量大等特点，需进行分析才能得到有价值的结果;
（4）CAE数据的类型多，与不同的人员组织、项目、产品、零部件之间的关系复杂，给CAE数据的组织与管理、共享和受控访问带来了困难;
（5）缺乏对CAE分析仿真数据进行统一管理的系统，导致数据存放不规范，历史数据和分析报告难以实现重复使用，导致大量重复计算和分析，且不能保证技术资料的安全性和保密性。
一位PLM领域资深人士发出过这样的感慨：被设计过程和设计数据养大的PDM，骨子里的都是设计，对仿真几乎无能为力，因此PDM管不了仿真的看法逐渐形成。根据PLM系统中CAE数据的特点，迫切需要解决CAE数据的组织与管理、共享与受控、访问和过程控制等问题以确保CAE数据的完整性、一致性和可追溯性。简言之，PLM厂商在仿真数据管理中面临的问题就是如何将仿真小循环纳入设计大循环之中,即仿真设计一体化。
但是，PDM有着自己的独特优势：以往的CAE分析常常处于信息孤岛状态，原因是用于进行CAE分析的CAD数据，在进入CAE软件平台之后，失去了和原始CAD数据的关联性。那么这种简化后的CAD数据就无法和原始的CAD模型建立本质上的关联，造成数据追溯的困难，会给企业数据管理无序性和复杂性。割裂了CAE数据与原始CAD模型的本质相关性。CAXA技术总监刘爱军曾表示，具有CAD数据基因的PLM厂商具有天然优势，能够从数据的源头对数据进行控制，实现与CAD、PLM的有效集成。与CAE专业厂商相比，PLM厂商的数据管理软件可以更加方便地与CAD和PLM系统集成。解决方案可以在一个系统中，使用相同的几何模型来进行分析，可以方便地管理有限元网格、各种虚拟仿真的分析结果，以及虚拟仿真的流程。
推出Teamcenter for Simulation的西门子是这方面典型的PLM厂商。Teamcenter for Simulation提供了独特的CAE数据类型，能够实现CAE数据的有效管理；与产品CAD BOM关联，基于产品结构按照CAE的不同学科分析类型配置映射生成相关的CAE BOM；实现由产品设计改动而进行CAE数据智能更新，对CAE数据进行修改/版本控制，实现仿真变更与CAE流程管理；提供行业领先的轻量化CAE数据可视化功能，在PLM系统中脱离仿真前后处理器环境下CAE模型和计算结果的快速可视化，实现产品设计与仿真的协同；在PLM环境中实现常用CAE前后处理器的集成和求解器的集成；提供项目管理与用户权限的管理，保证CAE数据的安全。虽然Teamcenter for Simulation无法保证完全消除信息孤岛，但是Teamcenter 提供了需求管理模块，可以直接把分析需求与分析对象进行关联，这是其他SDM平台所欠缺的。此外，西门子推出的HD-PDM框架，能够赋予大规模、分布广泛且来源不同的数据意义，使数据变得更容易被用户理解，从而大大加强生命周期中的决策质量。因此可以看出，PLM 与仿真技术的无缝集成是西门子公司战略的一个重要部分。
CAE数据管理与PDM相关模块能够互补
单一的某一软件无法满足一个公司的所有需求，同一公司的不同部门也有各自关注的重点。多次的修改和不同软件之间的数据转换导致数据冗繁，CAE和PLM在该领域都有自己的软件不断面世和更新。
对于越来越多PLM厂商介入到数据管理中，ANSYS公司副总裁Josh Fredbreg明确表示：“现在，没有任何一家公司可以真正地针对CAE软件进行商务性的开发。CAE数据管理和PDM厂商提供的模块之间并不是竞争的关系，而是互补的。”那么CAE能否管理好海量的数据？答案是肯定的。
ANSYS公司的数据仿真管理解决方案，工程知识管理器 (Engineering Knowledge Manager, EKM) 就是专为帮助仿真/CAE 团体面对仿真过程和数据管理的挑战而提出的。ANSYS EKM 软件接口能够实现与PDM提供的软件进行对接，解决了诸如如何更好管理、共享和重复利用仿真数据以及如何更好捕捉和重复利用仿真结果得出的工程专业技术等问题。
MSC.software（以下简称MSC）的CEO Dominic Gallello说：“正如大量的产品数据需要良好的PDM管理一样，大量的仿真数据同样也需要良好的仿真数据管理SDM。”
Dominic Gallello说，MSC未来有3个发展方向：（1）面对目前大量分散的CAE软件，致力于集成求解器的开发；（2）针对仿真领域的海量仿真数据，不断研发功能强大的数据管理软件；（3）跨行业、跨地区的HPC(高性能计算)开发。其中，仿真数据管理工具SimManager能够通过对几何模型、网格模型、装配信息、各类仿真结果等数据的有效管理，使用先进的信息技术把各部门协同到一起，形成多学科的解决方案，提高仿真数据的可重用性，并可通过客户化的SDM实施，定义各种仿真分析流程。它解除了分析师常规的工作任务、理顺了从设计获得数据并反馈到开发流程的过程、利用完全可追溯的模型和数据来组织仿真数据（模型、结果和其他）以便重复利用和知识挖掘。它通过在产品开发初期对产品性能提供新的理解帮助提高产品的质量。
Altair Data Manager（ADM）是Altair公司的数据管理模块，能够在企业产品开发范畴内捕捉、组织并管理CAE和试验数据。通过其强大的数据分析功能，为产品性能数据提供可视化的信息。
可以看到，越来越多的CAE厂商推出了自己的数据管理模块以及协同仿真设计平台，并逐渐优化流程，使仿真更早地介入研发流程当中，提高了数据的有效利用率和研发效率。