工業(yè)仿真軟件賦能智能制造與低碳發(fā)展

工業(yè)仿真軟件是衡量一個國家工業(yè)制造水平的重要指標(biāo)，被譽為數(shù)字化時代工業(yè)的“大腦和神經(jīng)”。在制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的過程中，工業(yè)仿真軟件廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。能源裝備制造業(yè)作為關(guān)系國家能源安全的核心產(chǎn)業(yè)，與仿真技術(shù)的深度融合會促進整個能源裝備產(chǎn)業(yè)鏈的高質(zhì)量發(fā)展。

 

9月7—8日，由青島市工信局、機械工業(yè)信息研究院、青島市高新區(qū)管委指導(dǎo)，?？怂箍抵鬓k的工業(yè)仿真軟件技術(shù)峰會于青島舉行。會議匯聚行業(yè)知名專家學(xué)者及來自航空航天、能源、汽車等行業(yè)1000余代表參加，分享與探討工業(yè)仿真軟件前沿技術(shù)及數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實踐成果。

 

中美兩國院士揭示行業(yè)趨勢

 

工業(yè)仿真軟件技術(shù)峰會上，中國工程院院士、浙江大學(xué)教授譚建榮指出：“制造業(yè)要實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，就要推廣智能制造，使制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。在這個過程中，一定要創(chuàng)新設(shè)計為牽引，如果離開創(chuàng)新設(shè)計，有些企業(yè)的‘智能制造’可能只是變成新一輪的產(chǎn)能擴張，我們要在研發(fā)、設(shè)計、創(chuàng)新方面多下功夫，才能真正生產(chǎn)出迭代的產(chǎn)品。”

 

譚建榮強調(diào)，要加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，必須在“智能制造+創(chuàng)新設(shè)計”“智能制造+工藝提升”“智能制造+強化質(zhì)量”“智能制造+延伸服務(wù)”“智能制造+拓展市場”五個方面下功夫，以數(shù)字技術(shù)賦能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

 

峰會上，美國國家工程院院士、?？怂箍倒I(yè)軟件全球首席技術(shù)官Bruce Engelmann介紹了全球仿真技術(shù)發(fā)展的五大趨勢：一是多物理分析的性能提升；二是基于物理建模的機器學(xué)習(xí)與人工智能的融合；三是將設(shè)計中的仿真成功帶入制造領(lǐng)域；四是通過數(shù)據(jù)和仿真連接設(shè)計和制造；五是智能數(shù)字現(xiàn)實。

 

在Bruce的分享中，鋰電池的制造與檢測、新能源汽車、風(fēng)電等能源行業(yè)相關(guān)的仿真技術(shù)被多次提及。他還指出，隨著高性能計算普及，運行模型越來越大、越來越保真，以及AI技術(shù)的全面介入，工業(yè)仿真軟件市場將延續(xù)其數(shù)量級增長態(tài)勢。

 

工業(yè)仿真軟件助力能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

 

具體到工業(yè)仿真軟件與能源領(lǐng)域結(jié)合的案例，?？怂箍倒I(yè)軟件事業(yè)群設(shè)計與工程副總經(jīng)理張冰冰認(rèn)為，目前工業(yè)仿真軟件在某些領(lǐng)域已經(jīng)跨入“無人區(qū)”，沒有成熟的參照了。他以風(fēng)電行業(yè)為例，進一步解釋：“比如在迅速發(fā)展的風(fēng)機葉片、軸承設(shè)計等領(lǐng)域，在全球范圍內(nèi)都已經(jīng)找不到參照系了，這時，工業(yè)仿真軟件在風(fēng)電行業(yè)迭代過程中給予的技術(shù)支撐作用日益凸顯。”

 

“技術(shù)迭代的速度不斷加快，風(fēng)力渦輪機設(shè)計開發(fā)、風(fēng)電傳動鏈設(shè)計、風(fēng)電機組安裝等環(huán)節(jié)都需要與仿真技術(shù)深度融合，進而最大限度地提高渦輪機葉片的能量捕獲，并盡量減少轉(zhuǎn)換過程中的能量損失。通過航空聲學(xué)和振動聲學(xué)模擬，可以提高風(fēng)力渦輪機的聲學(xué)性能，最大限度地提高部件的使用壽命。”張冰冰表示。

 

實際上，風(fēng)電設(shè)備制造是為數(shù)不多的兼具百米大尺寸與超高精密度齒輪的行業(yè)類型。風(fēng)機大型化已成為近些年各大風(fēng)機廠家追逐的趨勢之一，風(fēng)機功率持續(xù)增大也就意味著葉片尺寸越來越大，國內(nèi)自主研發(fā)的海上風(fēng)電葉片已經(jīng)進入“百米級時代”。

 

對此，中車時代新材技術(shù)專家卜繼玲在峰會上表示，風(fēng)機葉片動輒100多米，運轉(zhuǎn)過程中涉及葉片位移、流體結(jié)構(gòu)、高分子材料、電磁等多維度、多尺度的影響因素。前端葉片復(fù)合材料方面，需要做原子層面、納米級的仿真；到產(chǎn)品端，需要對百米級的風(fēng)機葉片和整個風(fēng)機的效果進行多尺度仿真。

 

據(jù)Bruce介紹，針對大型風(fēng)機的葉片制造環(huán)節(jié)，?？怂箍涤蠨igimat多尺度材料和結(jié)構(gòu)集成分析平臺，可以覆蓋葉片制造行業(yè)從納米級的復(fù)合材料到百米長的成品的端到端仿真。

 

?？怂箍倒I(yè)軟件事業(yè)群設(shè)計與工程首席技術(shù)官、北京航空航天大學(xué)博士徐明表示，現(xiàn)在市場上需要什么產(chǎn)品，我們從需求設(shè)計伊始就開始跟進，能夠進行全生命周期的模擬仿真，實現(xiàn)主動設(shè)計、導(dǎo)向設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計。

 

“國際化+本地化”戰(zhàn)略

 

據(jù)介紹，?？怂箍挡粌H可以為風(fēng)光氫儲等細(xì)分清潔能源領(lǐng)域提供針對性的仿真解決方案，還已經(jīng)在賦能中國數(shù)以萬計的智能制造企業(yè)，走上了低碳節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路。

 

徐工集團項目經(jīng)理、高級工程師胡宇分享了自己工作中應(yīng)用仿真工業(yè)軟件的經(jīng)驗。他表示，礦用卡車是徐工集團生產(chǎn)的一個重要車型，礦用卡車一般都在工況非常惡劣的露天礦上使用，礦上的路面非常惡劣。以往的做法是，先將礦用卡車設(shè)計、生產(chǎn)出來，再推向市場，根據(jù)市場反饋對車輛進行修改和優(yōu)化。工業(yè)仿真軟件的應(yīng)用給礦用卡車的設(shè)計和生產(chǎn)帶來了重大變革。

 

胡宇稱，通過使用?？怂箍档腞oadmap虛擬路面技術(shù)，對實際礦山路面進行全面激光掃描，然后結(jié)合動力學(xué)模型，對車輛的行駛性能、部件震動、噪聲、抗疲勞等環(huán)節(jié)進行分析。“現(xiàn)在我們用工業(yè)仿真技術(shù)可大大縮短來回修改的時間，節(jié)省時間和資源。”

 

?？怂箍抵圃熘悄苌虅?wù)運營事業(yè)群總經(jīng)理詹亞南介紹了?？怂箍抵袊瞥龅?Glocal 戰(zhàn)略，即“國際化+本地化”戰(zhàn)略，致力于引進世界頂級的先進制造技術(shù)，將?？怂箍导瘓F的技術(shù)引入國內(nèi)，落地本土化，更好賦能中國企業(yè)。

 

詹亞南同時也指出，國際主流的工業(yè)仿真軟件均誕生于工業(yè)實際應(yīng)用場景的需求，往往是通過不斷使用試錯來迭代升級的，經(jīng)過數(shù)十年的沉淀，才能達到國際領(lǐng)先水平。更主要的是，工業(yè)仿真軟件的開發(fā)設(shè)計需要數(shù)學(xué)、力學(xué)、計算機等多學(xué)科的交叉應(yīng)用，能否培養(yǎng)出工業(yè)軟件急缺的復(fù)合型人才，也將影響這個行業(yè)的發(fā)展速度。