01.

　　什么是工業仿真軟件

　　CAE(Computer Aided Engineering 工程設計中的計算機輔助工程)工業仿真軟件，主要指利用計算機對工程和產品的性能與安全可靠性進行分析，對其未來的工作狀態和運行行為進行模擬，從而優化設計，并確保未來工程和產品功能、性能的可用可靠性。

　　其以三維建模為基礎，結合流體力學、結構、電磁等多學科，精細模擬流動、結構變形等物理現象，揭示動力學演化規律及其內在的物理機制，為工業研發設計提供決策支持，助力企業降低研發成本、優化研發方案、提升研發效率。

　　工業仿真軟件從本質上來看，即是從底層的物理規則和數學公式出發，以現實世界的規則打造軟件內核;而后經過計算機語言編程和算法封裝，沉淀為軟件本身的求解器，再利用計算機圖形學實現可視化和用戶交互;最后，結合特定領域工程學的工作流程，提供相應領域的計算求解，從而幫助用戶解決工程中的實際問題。

　　從核心工作流程來看，工業仿真過程包括前處理、求解、后處理、優化、報告。前處理過程包括幾何圖形處理、網格劃分等;求解過程主要包括模態、剛度、強度等分析方式;后處理過程包括展示位移、應力等動圖;優化過程主要針對仿真結果設計進行修改，并再次回到前處理流程;最終獲得滿意的結果后，通過圖形化方式向用戶進行報告。

　　02.

　　“用”是工業仿真軟件之母

　　工業仿真軟件是工業之魂，是智能制造的核心驅動力，是支撐工業企業生產運行的基礎，廣泛應用于工業生產的各個環節，伴隨著產品從研發、生產，再到銷售及售后服務的全生命周期。相比于傳統的通過物理試驗來驗證產品的性能和可靠性，工業仿真軟件在精度、時效和成本上都具有壓倒性優勢，將幫助極大的縮短由研發設計走向商業量產的最后一步距離。

　　據《中國工業軟件產業白皮書(2020)》統計數據顯示，在產品研發的早期階段采用工業仿真軟件即可對最終產品的成本和質量有著15~35倍的杠桿效應。

　　工業仿真軟件往往不是單個分散的技術，而是一個體系，是各學科知識的集合，需要在生產實踐中與各種知識融合，進行不斷的更新迭代。工業研發制造對軟件的精度、穩定性、可靠性等要求極高，而這都需要在應用中進行優化和完善。

　　國際主流的工業仿真軟件，均誕生于工業實際應用場景的需求，通過不斷使用試錯來進行迭代升級，經過數十年的沉淀后，達到了目前國際*的水平。因此，在一定程度上可以說，“用”才是工業仿真軟件之母。

　　因此，要發展工業仿真軟件，需要更多的企業開放應用場景，鼓勵企業更多的使用，才能在市場檢驗中打造出具有世界*水平的工業仿真軟件。

　　當然，因為工業仿真軟件的開發涉及數學、力學、計算機等多學科的知識應用，能否培養出工業軟件急缺的復合人才，也將決定這個行業的發展速度。

　　03.

　　技術趨勢和應用

　　工業仿真軟件的核心在于仿真分析，應用方式因行業而異。傳統研發過程主要通過生產樣件、仿真件來進行物理試驗，當結果達到設計的理想值后即可進行量產。而工業仿真軟件則通過構建“虛擬樣機”，替代傳統驗證過程中“物理樣機驗證”過程，在縮短設計-驗證制造循環周期的同時，節省生產物料成本。

　　1、汽車制造

　　汽車由上萬個不可拆卸的零部件組成，幾乎是民用領域最復雜的工業產品，集合了各行各業的智慧結晶，然而想要如此復雜的產品在各種復雜的路況和車速下都能穩定、高效、安全、舒適地工作并非易事，汽車涉及到各種復雜的結構力學、燃燒、傳熱、空氣動力學、碰撞安全、乘員艙舒適性、振動噪聲以及電磁學等性能，各物理場和各種性能之間也會相互耦合，相互影響，進一步增加分析的困難程度。

　　且在有限的開發資源條件下，主機廠必將面臨在研車型多、項目周期短的困境。再加上由于電氣化和智能化等性能需求的介入，會導致整車系統開發難度增大，因此也造成了單個車型開發周期內的迭代次數顯著增加，這就迫使汽車行業必須在車輛開發過程中用更加高效準確的手段評估、優化汽車的各種性能，確保最終的工程樣車可以順利通過各種性能的測試，并成功上市。

　　汽車的性能是一個系統工程，不同的性能可能會相互影響，相互制約，比如車身的輕量化和碰撞安全性能，發動機艙的熱管理性能和整車的空氣動力學性能，風噪性能和水管理性能等等，當然這些性能的評估和優化還需要考慮到制造成本和乘員艙的舒適性等。因此，打通各種性能之間的通道，實現各種性能之間的多學科、系統性的分析和優化對于提高車輛的綜合性能很有意義。

　　一般來說，結合當地汽車主機廠的使用習慣，為汽車行業定制專用的集成分析軟件，提高仿真流程的自動化和智能化程度，并打通各種性能之間的通道，實現各種性能之間的多學科系統性的分析和優化，這項工作不僅有助于保障汽車研發的安全和效率，提升汽車的綜合性能，更能降低當地客戶的使用成本，并提供更為人性化的服務。

　　2、電子科技

　　隨著全球電子工業的飛速發展，芯片的制造、電子產品的研發均越發精細復雜;靠傳統的研發手段已無法跟上市場的發展迭代速度。智能化時代，工業仿真軟件、EDA等軟件產品的應用對電子行業的設計研發提供了更高效的手段，通過模擬計算分析電子產品的熱管理、跌落碰撞、音頻設備聲場特性、芯片封裝的熱分析等來加速產品的開發。

　　借助工業仿真軟件，可以極大的降低開發成本、提高開發效率。以由中科院院士、計算流體力學家陳十一院士創立的十灃科技為例，已開發出具有國際競爭力的流體、結構、傳熱、聲學、電磁等通用多物理場仿真技術及行業應用軟件，以及適用于多樣化場景的工業數字孿生解決方案和仿真云平臺。