圖1 模擬仿真可提供令人感興趣的信息，在許多產(chǎn)品開發(fā)過程中發(fā)揮著重要作用
為了保持開發(fā)過程中的競爭力，產(chǎn)品開發(fā)時最重要的是高效，故而需要模擬仿真技術(shù)。使用這種技術(shù)可以模擬物理特性，例如溫度、速度、壓力或變形情況。相比實物而言模擬方式花費少，可隨時改變試驗條件、重復(fù)試驗并進(jìn)行對比，如此一來，那些懸而未決的問題，如整個系統(tǒng)的表現(xiàn)、單個組件的變化或物流的改變企業(yè)都能提前預(yù)見，從而避免了后期的改進(jìn)、浪費時間和高昂的延遲成本。
大型企業(yè)已深諳模擬之道，與此相關(guān)的主要例子有碰撞測試模擬或流動模擬。中型企業(yè)在這一領(lǐng)域仍有所保留，這主要是因為中小企業(yè)無法滿足使用類似技術(shù)的要求，這里需要大量的計算機(jī)容量，甚至需要在專門的數(shù)據(jù)中心運行，相關(guān)投入往往是這些企業(yè)所無法承受的，更不用說在大多數(shù)情況下中小型企業(yè)還缺乏必要的技術(shù)知識。換句話說：許多企業(yè)雖然希望從模擬仿真技術(shù)中受益，但卻不知從何入手。
針對中小型企業(yè)的援助之手
援助來自于斯圖加特的Sicos BW有限公司，卡爾斯魯厄理工學(xué)院和斯圖加特大學(xué)于2011年夏天共同創(chuàng)立了這家公司，旨在為企業(yè)，尤其是中小型企業(yè)提供模擬仿真、高性能計算、大數(shù)據(jù)和智能數(shù)據(jù)方面的咨詢。由于得到了合作雙方以及巴登符騰堡州科學(xué)、研究和藝術(shù)部(MWK)的大力支持，該公司持中立立場并免費提供服務(wù)。來自德國各地、對高性能計算感興趣的模擬用戶可從Sicos BW公司獲得有關(guān)應(yīng)用和工具的所有必要信息，模擬仿真專家?guī)椭麄兘⒁粋€可行的工作方案，其中包括訪問高性能計算機(jī)。目標(biāo)是：企業(yè)最終能夠獨立或通過Sicos BW公司合作網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)合作伙伴將高性能計算機(jī)上的模擬仿真集成到產(chǎn)品開發(fā)過程中去。
圖2 先進(jìn)的可視化使復(fù)雜的模擬仿真變得更容易理解
除了以能夠吸引中小企業(yè)且純粹根據(jù)應(yīng)用制定的價格提供計算容量的大型數(shù)據(jù)中心外，目前還有許多其他合作伙伴加入進(jìn)來，包括研究機(jī)構(gòu)、軟件制造商和服務(wù)商，專門面向行業(yè)提供對相應(yīng)模擬技術(shù)進(jìn)行訪問的模擬仿真，在國家和州一級也有各種提供財政補(bǔ)貼的推廣計劃，此外還有一個關(guān)于建立基于網(wǎng)絡(luò)的平臺的歐盟項目“Fortissimo”，該項目旨在讓中小企業(yè)更加容易地使用高性能計算機(jī)進(jìn)行模擬，從而提高其競爭力，Sicos BW公司可以幫助企業(yè)縱覽全局并找到合適的方案。
圖3 使用流動模擬可以精確計算室內(nèi)空氣的流動
像Optima Pharma這樣的中型企業(yè)也證明，模擬仿真同樣能為中小企業(yè)服務(wù)。這家企業(yè)擁有約550名員工，25年來一直是人類和動物藥品無菌灌裝技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備開發(fā)、設(shè)計和建造的專家，Optima Pharma的客戶對質(zhì)量有著很高的要求。
成功的案例指明方向
因此總部位于巴登符騰堡州施韋比施哈爾的這家國際公司越來越多地使用模擬仿真和可視化技術(shù)，這種技術(shù)讓人們認(rèn)識到潔凈室系統(tǒng)中的氣流是關(guān)鍵質(zhì)量因素(避免懸浮顆粒和雜質(zhì))并對其進(jìn)行了優(yōu)化，由此最大限度地避免了錯誤規(guī)劃的風(fēng)險，加快了規(guī)劃和調(diào)試過程，最終節(jié)約了成本。
自1999年以來，斯圖加特Recom Services有限公司一直致力于分析問題的計算機(jī)輔助研究以及工業(yè)爐膛的設(shè)計和工藝優(yōu)化。每次燃料更換和每次設(shè)備現(xiàn)代化改造以及整個生產(chǎn)過程中的任何調(diào)整與變動都會帶來技術(shù)風(fēng)險，可能危及設(shè)備的運行安全并提高運營成本。借助Recom專門為工業(yè)爐膛設(shè)計的3D模擬軟件，該公司可在不影響實際操作的情況下，在虛擬中模擬設(shè)備生產(chǎn)過程中的燃燒和污染物形成過程。
圖4 通過訪問高性能計算機(jī)，如斯圖加特高性能計算中心里的，較小型的企業(yè)也能進(jìn)行模擬仿真
第三個例子是Fellbacher Lauer&Weiss有限公司與來自Korb的Bollinger&Ohr UG激光系統(tǒng)技術(shù)公司的合作。這兩家中型企業(yè)的共同目標(biāo)是借助模擬仿真技術(shù)提高生產(chǎn)過程中關(guān)鍵元件的熱封工藝質(zhì)量，他們通過實驗來分析一個加熱元件的熱封過程，并通過模擬實現(xiàn)優(yōu)化，該元件是用于錫箔封貼的包裝設(shè)備所必需的，為此他們想知道熱封過程中加熱元件的熱量分布和變形如何影響其疲勞強(qiáng)度，因為加熱元件設(shè)計的常用方法非常復(fù)雜：必須切割一大堆用于分析的試驗載體并進(jìn)行后續(xù)測試，在測試后雖然可以得到分析結(jié)果，但卻無法反映熱封過程，也無法回答過程運行為何不夠理想的問題，同樣情況下，模擬模型則會對此有所幫助，借助模擬可以更好地理解流程，并找到降低成本的方法。
這些成功案例表明，中小企業(yè)克服入門障礙、使用模擬仿真技術(shù)同樣物有所值，由此節(jié)約的時間和成本會讓中小型企業(yè)在市場上更具競爭力。
