数字转型时代,无处不在的仿真

ANSYS全球工程师解决方案总监Scott Stanton

   趋势一，自动驾驶。自动驾驶的发展趋势已不可阻挡，ANSYS技术可以实现从车辆组件/车辆动力学仿真、到交通对象行为/环境仿真、再到基于各种传感器模型的感知、运动规划仿真/动作执行等完整闭环的设计与验证。
      Scott着重介绍了ANSYS两个月前对Optis的并购，值此ANSYS在自动驾驶领域的仿真拓展至激光雷达、摄像头、雷达等各类传感器的模拟、物理构件及电子元件的多物理场模拟、系统功能安全性分析、安全认证内置软件的自动研发。
      美国兰德公司2016年发布的一份报告认为：验证一辆无人车是否安全，需要积累110亿英里的测试数据。采用ANSYS精准建模替代现实车辆所面临的各类驾驶情景，在一天的时间里，就能在虚拟测试环境中完成数百万英里的自动驾驶路测。 

    趋势二，芯片-封装-系统（CPS）。随着智能互联产品的不断发展，涌现出越来越多的智能电子设备，推动着集成电路技术的进一步小型化和集成化。与此同时，来自于压缩几何模式的交互式物理效应带来了各种关于电源完整性和可靠性设计的挑战。
     为了满足市场对更高性能、更小尺寸和更低成本电子产品不断增长的需求，需要在电子芯片、封装和系统设计中使用一体化的分析和验证方法。Scott指出，ANSYS的仿真和建模工具提供了芯片-封装-系统（CPS）设计流程，这种配套方案从设计最初阶段就能满足产品的跨领域需求，并确保最终产品的各个组件能够作为一个整体系统协同工作。
      在ANSYS开放的仿真平台中，工程师可以实现芯片-封装-系统设计融合，大幅加快实现高速电子设备的电源完整性、信号完整性和EMI 分析的速度。
      趋势三，电气化。当今世界，随处可见高性能电子产品和先进的电气化系统，以电动汽车为例，大多数汽车制造商已经制定了电气化计划：通用汽车表示计划逐步淘汰燃气动力汽车，以实现“全电动化”的未来；福特创建了EV专用的“爱迪生车队”；丰田和马自达合作从事电动和混合动力汽车的研制；捷豹路虎计划在2020年之前推出从轻度混合动力车到全电动系统的整车系列……
     在这一趋势之下，电磁场对电路和系统的影响不容忽视。Scott指出，ANSYS仿真软件能够以独特的方式在组件、电路和系统设计上分析电磁性能，还可以评估温度、振动和其他关键机械效应。基于ANSYS仿真平台有助于企业实现高级通信系统、高速电子设备、机电组件和电力电子系统的系统设计。
      趋势四，物联网和数字孪生。有分析预计，到2025年全球互联设备将达到200到300亿部，物联网正在改变商业模式，推动所有行业发生巨变。
       随着工业物联网（IIoT）的兴起，仿真技术进军运营领域。物联网让工程师能够与正在运行的产品上的传感器和制动器通信，从而捕捉数据并监测运行参数。这样就能在实际的产品或工艺过程上实现数字孪生（Digital Twin），其能够监测实时的预测性分析并测试预测性维护工作，从而优化资产性能。此外，这种数字孪生体还能提供相应的数据，以改善整个生命周期内的产品设计。
      为解决设备互联过程中的工程问题，ANSYS提供的仿真解决方案包括在芯片-封装-系统设计、天线设计与布置、传感器和微机电系统设计、电源与发热管理、嵌入式软件开发、面向极端环境的设计，以及虚拟系统样机等，这些仿真手段能大大减少实物试验，优化物联网系统的性能。
     另一方面，ANSYS与GE、PTC、微软、罗克韦尔等建立合作，为客户提供更强大的工业物联网能力。
      趋势五，仿真流程与数据管理。随着仿真工具的大规模应用，仿真工作的深入和广泛的展开，带来了大量的业务过程数据和其他相关数据，这些数据迫切需要管理，同时仿真的流程也需要标准化。