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2025

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CAE工作如何实现数字化


习近平在中共中央政治局第三十四次集提学习时讲话:党的十八代以来,党中央高度重视发展数字经济,将其上升为国家战略; 党的十九届五种全会提出,发展数字经济,推进数字产业化和产业数字化,推动数字经济和实体经济深度融合。党的二十大报告强调,“支持中小微企业发展”“支持专精特新企业发展”“促进数字经济和实体经济深度融合”,为推动中小企业数字化转型指明了方向,提供了根本遵循。

我们公司作为国企,响应国家政策,结合自身实际情况,在数字化转型过程中,在公司的技术研发方面,提出了数字化设计。数字化设计的基础是模型,主题是优化设计,核心是数据管理(数据挖掘、赋能)。

CAE科室作为技术中心一部分,其本职工作是虚拟化验证,较早的实现了信息化,那么数字化工作如何开展?

数字化过程中必然会运用到新技术、新设备,但是这不是数字化的目的,作为企业,数字化的目的是盈利。CAE技术主要是验证设计方案、优化设计方案,缩短产品研发周期,降低研发成本,从而提高产品的竞争力。结合以上原因,CAE工作的数字化做以下几点的思考。

方案验证:采用CAE技术验证方案时,传统的方式,都是产品设计师完成方案的设计、修改,CAE工程师再分析,周而复始,直至满足技术要求,时间周期长且得到的不一定是最优方案或则较优方案。在数字化设计过程中,尽可能的减少人员参与度,将更多的工作由电脑完成,以达到效率最高、时间最短、方案最优等目的。因此,产品设计、分析都必须参数化,这样可以提高产品设计效率,增强设计灵活性,快速、精准的分析,快速找到最优方案,优化决策过程。其次,产品设计首先设计的是产品的性能、功能,针对性能设计建立产品理论设计系统,只需要产品的关键参数,不需要三维建模,就可以计算出产品的性能,效率更高,方案筛选更为快捷、精准。

数据库:材料的性能参数是CAE分析的必须输入参数,所以要建立材料数据库,用于储存收集、测试所有产品涉及的所有材料在不同状态下的参数;我们产品都是批量生产的,很多产品具有相似性,不同项目之间可以借鉴,产品间的差异性也会提供设计经验,所以必须建立产品数据库:CAE分析数据+实验测试数据,这样的数据库,可以相互验证实验方法和CAE分析方法的合理性,共同提高精度。

数据管理:数据不仅仅是收集、存储即可,首先要保证数据的质量,即数据是有效的、可靠的,且数据是完整的,有利用价值;其次是数据的管理,数据可以共享,使得数据价值最大化,但是数据的来源必须唯一,不能任意的编辑、修改,数据涉及较多内容,应该做好保密工作,除此之外,数据安全应该考虑数据备份,防止客观原因损坏;最后,利用大数据技术、AI技术,实现智能化,达到数据赋能的目的。

算法:算法是数字化工作的灵魂。产品的设计和CAE分析的算法大都来源于商业软件或则行业通用算法,其优点是可以低成本、快速的实现目的,缺点是精度不高,和具体产品的贴合不高,往往需要做一定的简化,要实现特定的计算,难度大。要实现数字化,首先,借助数据库中的数据,对现有的算法进行优化,提高精度;其次,针对具体产品,开发特定的算法,以满足特需,弥补由于算法的缺少,出现的理论数据盲区;最后,整合多种算法,减少计算过程,实现一次计算能够得到多种结果,实现多目标优化,智能决策。

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