Simcenter：系統化仿真的新力量

撰文/齊健

Simcenter：系統化仿真的新力量

撰文/齊健

Jan Leuridan

近日，Siemens PLM Software發布了其首款仿真軟件和測試解決方案套件——Simcenter產品組合。Simcenter將“仿真和物理測試”與“智能報告和數據分析”技術相結合，以幫助用戶創建數字雙胞胎（Digital Twin），更準確地預測產品開發過程中各階段的產品性能。在此產品組合中，Siemens PLM Software還引入了基于西門子NX軟件平臺所創建的新一代3D CAE解決方案Simcenter 3D。它集成多種解決方案的功能，并可覆蓋廣泛的仿真學科與行業應用。Simcenter可以說是西門子實現其數字化戰略和預測性工程分析愿景的標志，西門子希望通過Simcenter實現設計仿真與驗證向分析工具的轉型，而這對實現系統驅動的產品開發至關重要。

虛擬仿真：用產品集成帶動應用效率

“推出Simcenter就是為了滿足用戶對于多物理場仿真、系統仿真和系統集成的需求，幫助用戶進一步提高軟件的集成化，提升軟件為用戶創造的價值，滿足更多不同的仿真需求，并把系統級仿真更好地融入到PLM系統中。” Siemens PLM Software仿真和測試解決方案高級副總裁Jan Leuridan博士于日前召開的Siemens PLM Software 2016 仿真與試驗技術大會上這樣告訴記者。

Jan Leuridan博士表示，Simcenter作為Siemens PLM Software在仿真領域推出的全新品牌，其產品戰略主要有兩個方面。首先，Siemens PLM Software會針對Simcenter產品組合中的每個軟件產品加大投入，在產品功能上保持競爭優勢。同時，Siemens PLM Software也將大力提升不同產品之間的集成度，體現Simcenter作為產品組合的獨特優勢，尤其是在仿真分析與PLM系統集成方面。

Simcenter產品組合集成了一維仿真和控制、三維仿真和CFD以及測試物理仿真三大類功能。涵蓋了Siemens PLM Software旗下全部的成熟CAE產品，甚至還包括了新近收購的來自CD-adapco的STAR-CCM+。而其主打的全新三維CAE解決方案Simcenter 3D更是基于NX平臺，繼承并擴展了NX CAE、NX Nastran、LMSVirtual.Lab和LMS Samtech。

在集成自身產品的同時，Simcenter也為其他CAE產品提供了開放性支持。Simcenter內置了多種格式的API接口，可以與多種主流第三方軟件集成，并且提供了專門用于API編程的NX OPEN程序，支持產品的二次開發。此外，Simcenter還支持建立產品標準，可以通過標準數據方便地與其他程序交換數據，并支持協同仿真。Simcenter應用了基于Teamcenter的數據管理模式（例如：建立分類存儲模型庫等），從而直接連接到PLM系統中，以支持復雜系統的工程設計和開發。

多物理場耦合也是Simcenter的關注焦點，Jan Leuridan博士認為，針對復雜物理環境進行的耦合分析都不可避免地存在著一定的效率問題，但Simcenter可以為多物理場分析提供一種可能性，通過把多種解決方案集成在同一個系統環境中，利用統一的模型、統一的參數，實現同步更新、同步調用和同步仿真，從協同與集成的角度降低軟件配合的難度，提高多物理場耦合的效率。

物理仿真：預測性工程分析的支柱

作為多功能的仿真產品組合，Simcenter的賣點不僅僅在于虛擬仿真軟件的集成，其更關注的是通過虛擬仿真與物理仿真（測試）相結合實現的預測性工程分析模式。今天的很多產品都來自復雜的產品開發環境，需要將機械功能與電子、軟件及控制功能等各個方面相結合。工程部門必須開發出集成以上諸多方面的智能產品，采用新的材料和制造方法，并不斷縮短設計周期。這就意味著必須改進當前對產品性能驗證所使用的工程實踐，使之發揮更大的預測作用，為實現數字化和系統驅動的產品開發提供支持。

預測性工程分析是實現閉環系統工程的一個手段。在閉環系統中，通過把設計和需求在同一個閉環中聯系在一起，在設計、仿真和測試的過程中形成閉環。有了預測性工程分析，企業可以從市場中回收產品的使用信息，并通過處理這些信息，直接改進下一代產品的設計。利用預測性工程分析，可以在產品研發的不同階段建立仿真和測試的統一模型，從而預測、分析產品的性能，并據此改進產品的設計。

Simcenter所涉及的技術包括計算固體力學（CSM）和有限元分析（FEA）、計算流體力學（CFD）、多體動力學、控制、物理測試、可視化、多學科設計探索和數據分析等。西門子認為結合多領域、多種類的仿真和測試技術，是實現預測性工程分析愿景的一個重要突破點。

產品的設計分為概念設計、細節設計和產品原型三個階段，預測性工程分析可以在這三個階段中建立模型、檢查模型并優化模型，從而改善整個產品的設計。在Simcenter中，應用程序還將集成基于傳感器的數據和基于物理學的高保真仿真，并利用工業物聯網（IIoT）幫助制造企業創建和維護產品的數字雙胞胎（Digital Twin），并確保其與所使用的實體產品保持同步。引入預測性工程分析以后，這一能力則可以把產品使用中的信息反饋到產品的概念設計、細節設計和原型階段，進一步進行分析，幫助企業做出更切實有效的產品性能預測，使這些產品能夠適應不斷變化的使用條件，延長使用壽命，緩解產品降級。

Jan Leuridan博士說：“我們對仿真和測試都非常重視，隨著產品的日益復雜，我們的客戶需要從越來越多的角度考慮產品的設計問題，這就需要從多個方面對產品進行分析。在未來的產品設計中，虛擬仿真的應用必然會呈現持續地增長趨勢，但是在新產品的開發過程中，很多新功能、新材料以及新應用環境是從來沒有被仿真驗證過的，這就需要物理測試來驗證分析結果。因此，我們認為測試與仿真的結合將是未來產品創新的關鍵。”

記者后記：

“集成化、平臺化和系統化”是仿真行業近幾年來的熱門關鍵詞，多物理場仿真和協同仿真等仿真業界的“老生”問題，已經與仿真軟件平臺化、系統化的戰略互動多年。而隨著各家大廠不斷招兵買馬擴充產品線，多仿真平臺集成與數據兼容性問題也越來越受到一線用戶的關注。在集成化仿真產品競爭愈演愈烈的市場中，同樣走集成路線的Simcenter并沒有空唱集成化、平臺化與系統化的高調，而是獨樹一幟地推出了預測性工程分析、閉環系統工程等仿真與測試相集成的新理念，不可不說是為系統化仿真和集成化仿真注入了一股新的力量。