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(gè)國(guó)家工業(yè)制造水平的重要指標(biāo)，被譽(yù)為數(shù)字化時(shí)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(guò)程中，工業(yè)仿真軟件廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。能源裝備制造業(yè)作為關(guān)系國(guó)家能源安全的核心產(chǎn)業(yè)，與仿真技術(shù)的深度融合會(huì)促進(jìn)整個(gè)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(jī)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(huì)于青島舉行。會(huì)議匯聚行業(yè)知名專(zhuān)家學(xué)者及來(lái)自航空航天、能源、汽車(chē)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(shí)踐成果。

 

中美兩國(guó)院士揭示行業(yè)趨勢(shì)

 

工業(yè)仿真軟件技術(shù)峰會(huì)上，中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)教授譚建榮指出：“制造業(yè)要實(shí)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(gè)過(guò)程中，一定要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)為牽引，如果離開(kāi)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，有些企業(yè)的‘智能制造’可能只是變成新一輪的產(chǎn)能擴(kuò)張，我們要在研發(fā)、設(shè)計(jì)、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(qiáng)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(jì)”“智能制造+工藝提升”“智能制造+強(qiáng)化質(zhì)量”“智能制造+延伸服務(wù)”“智能制造+拓展市場(chǎng)”五個(gè)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(huì)上，美國(guó)國(guó)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(shì)：一是多物理分析的性能提升；二是基于物理建模的機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能的融合；三是將設(shè)計(jì)中的仿真成功帶入制造領(lǐng)域；四是通過(guò)數(shù)據(jù)和仿真連接設(shè)計(jì)和制造；五是智能數(shù)字現(xiàn)實(shí)。

 

在Bruce的分享中，鋰電池的制造與檢測(cè)、新能源汽車(chē)、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(jì)算普及，運(yùn)行模型越來(lái)越大、越來(lái)越保真，以及AI技術(shù)的全面介入，工業(yè)仿真軟件市場(chǎng)將延續(xù)其數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

 

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(jì)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(wú)人區(qū)”，沒(méi)有成熟的參照了。他以風(fēng)電行業(yè)為例，進(jìn)一步解釋?zhuān)?ldquo;比如在迅速發(fā)展的風(fēng)機(jī)葉片、軸承設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，在全球范圍內(nèi)都已經(jīng)找不到參照系了，這時(shí)，工業(yè)仿真軟件在風(fēng)電行業(yè)迭代過(guò)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(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、風(fēng)電傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)、風(fēng)電機(jī)組安裝等環(huán)節(jié)都需要與仿真技術(shù)深度融合，進(jìn)而最大限度地提高渦輪機(jī)葉片的能量捕獲，并盡量減少轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失。通過(guò)航空聲學(xué)和振動(dòng)聲學(xué)模擬，可以提高風(fēng)力渦輪機(jī)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(shí)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(lèi)型。風(fēng)機(jī)大型化已成為近些年各大風(fēng)機(jī)廠家追逐的趨勢(shì)之一，風(fēng)機(jī)功率持續(xù)增大也就意味著葉片尺寸越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的海上風(fēng)電葉片已經(jīng)進(jìn)入“百米級(jí)時(shí)代”。

 

對(duì)此，中車(chē)時(shí)代新材技術(shù)專(zhuān)家卜繼玲在峰會(huì)上表示，風(fēng)機(jī)葉片動(dòng)輒100多米，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(jí)的仿真；到產(chǎn)品端，需要對(duì)百米級(jí)的風(fēng)機(jī)葉片和整個(gè)風(fēng)機(jī)的效果進(jìn)行多尺度仿真。

 

據(jù)Bruce介紹，針對(duì)大型風(fēng)機(jī)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(tái)，可以覆蓋葉片制造行業(yè)從納米級(jí)的復(fù)合材料到百米長(zhǎng)的成品的端到端仿真。

 

?？怂箍倒I(yè)軟件事業(yè)群設(shè)計(jì)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(chǎng)上需要什么產(chǎn)品，我們從需求設(shè)計(jì)伊始就開(kāi)始跟進(jìn)，能夠進(jìn)行全生命周期的模擬仿真，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)設(shè)計(jì)、導(dǎo)向設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

 

“國(guó)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(chǔ)等細(xì)分清潔能源領(lǐng)域提供針對(duì)性的仿真解決方案，還已經(jīng)在賦能中國(guó)數(shù)以萬(wàn)計(jì)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(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理、高級(jí)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(yàn)。他表示，礦用卡車(chē)是徐工集團(tuán)生產(chǎn)的一個(gè)重要車(chē)型，礦用卡車(chē)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(chē)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出來(lái)，再推向市場(chǎng)，根據(jù)市場(chǎng)反饋對(duì)車(chē)輛進(jìn)行修改和優(yōu)化。工業(yè)仿真軟件的應(yīng)用給礦用卡車(chē)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來(lái)了重大變革。

 

胡宇稱(chēng)，通過(guò)使用?？怂箍档腞oadmap虛擬路面技術(shù)，對(duì)實(shí)際礦山路面進(jìn)行全面激光掃描，然后結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)車(chē)輛的行駛性能、部件震動(dòng)、噪聲、抗疲勞等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。“現(xiàn)在我們用工業(yè)仿真技術(shù)可大大縮短來(lái)回修改的時(shí)間，節(jié)省時(shí)間和資源。”

 

?？怂箍抵圃熘悄苌虅?wù)運(yùn)營(yíng)事業(yè)群總經(jīng)理詹亞南介紹了?？怂箍抵袊?guó)推出的 Glocal 戰(zhàn)略，即“國(guó)際化+本地化”戰(zhàn)略，致力于引進(jìn)世界頂級(jí)的先進(jìn)制造技術(shù)，將?？怂箍导瘓F(tuán)的技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，落地本土化，更好賦能中國(guó)企業(yè)。

 

詹亞南同時(shí)也指出，國(guó)際主流的工業(yè)仿真軟件均誕生于工業(yè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求，往往是通過(guò)不斷使用試錯(cuò)來(lái)迭代升級(jí)的，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的沉淀，才能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。更主要的是，工業(yè)仿真軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)需要數(shù)學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)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(gè)行業(yè)的發(fā)展速度。