3DEXPERIENCE MODSIM產品前期概念結構快速開發方案（上）

發布時間：

2023-03-22

基于3DEXPERIENCE單一數據源、實時多專業協同平臺；傳統CATIA建模附加全新CATIA柔性快速建模技術；CATIA原生概念建模仿真一體化模型；一模兩用，快速建模與變更、多學科快速驗證與自動優化、支持快速概念方案決策；仿真效率提升、多學科性能提升、產品輕量化減重的高效高質概念結構開發。

01 是時候破局立新了

當前企業在產品開發過程中面臨諸多挑戰：

1) 變更發生在流程越靠后，更改成本越高，產品開發需要盡早決策，越早介入越有利于開發；

2) 新的方案需要大量的測試驗證，尤其在概念階段，需要能夠有更好的技術支持新方案的快速設計、評估、優化和選型；

3) 設計復雜產品通常需要集成大量設計約束及邊界，如布置，架構，造型，性能，成本環境和制造等。而這些通常也需要盡可能在早期階段研究并滿足。

因此開發過程中越來越多的設計和仿真工作需要被放到虛擬概念開發階段及之前，以盡可能提前預測、發現和解決問題，控制成本，最終縮短整體開發周期。

圖1 產品開發挑戰

前期階段工作更趨向于面向產品功能（如多學科性能要求，產品重量等）進行概念開發，開發出基于各種設計空間限制下的盡可能功能最優的概念方案，從而為開發進入到詳細工程階段搭好框架基礎。

如果我們能夠在前期快速響應方案變化，且同時能夠做出快速決策，那么就可以在更短的時間內評估更多的方案，有機會得到更優化的概念方案，從而提升產品質量，壓縮開發周期和控制后期產品大幅更改風險。

在這個工作過程中，設計和仿真發揮著舉足輕重的地位，可以說它們之間的協同效率直接決定了產品開發的周期，當前產品前期結構開發過程設計和協同之間存在諸多急需改善的問題，如部門協同效率偏低、流程冗長、數據割裂、及工具繁雜等；另外針對概念設計階段周期短、變更快和方案多的特點，當前CAD設計技術本身也難以有效響應。

種種問題導致了概念開發周期長，產品潛力無法充分挖掘。以下是典型產品前期結構概念開發協同過程：

圖2 典型產品前期開發設計與仿真協同過程

典型產品前期結構概念開發過程中存在的問題：

圖3 典型產品前期開發設計與仿真之間存在的問題

02 達索系統策略與方案：打造新一代開發范式

傳統組織架構一般是設計和仿真分屬于兩個并列的部門，通過部門之間規定的業務流程實現協同工作，這種模式在過去的幾十年中為企業的開發效率提高和產品質量提升做出了巨大貢獻。

然而很多企業也深知該模式下以上這些問題確實存在，尤其是現在產品開發周期越來越短及前期開發越來越舉足輕重前提下，這些問題帶來的深層次影響就更顯得突出。很多企業開發人員也認為不管是在流程上，組織結構上還是思想上，都有許多可以完善的地方。然而生產力決定生產關系，苦于沒有匹配的開發工具，心有余而力不足，無法施展拳腳。

隨著新的虛擬技術的出現尤其是MODSIM建模仿真一體化技術的出現，設計和仿真之間的生產力得到了進一步的釋放，生產關系有了生產力躍升作為基礎就有了進行變革的基礎，從而可以助力企業從流程，組織，思想上，工具上全方位創新服務產品高效高質開發。

達索系統3DEXPERIENCE平臺產品基于單一數據源和實時在線多專業協同可大幅提升產品協同開發效率。

在建模技術上，附加了適用于前期概念設計特點的全新柔性建模技術；

在建模和仿真多專業協作上，通過MODSIM建模仿真一體化策略助力企業解決產品開發中長期面臨的痛點難點：

圖4 3DEXPERIENCE平臺應對策略

基于3DEXPERIENCE MODSIM建模仿真一體化策略，在前期產品開發領域，達索系統發布了專注于產品前期結構開發全新產品3DEXPERIENCE CATIA Concept Structure Engineer（3DE CATIA BSD），該產品不僅完全繼承了CATIA SFE CONCEPT獨立版工具的思想理念，且得到3DEXPERIENCE多專業在線協同開發平臺、CATIA多專業多行業覆蓋設計產品及SIMULIA多尺度多專業仿真產品的能力強力加持，是完全基于3DEXPERIENCE MODSIM建模仿真一體化理念的、從底層架構基于3DE CATIA幾何內核全新打造的3DE CATIA模塊，在建模技術、建模仿真一體化協作上有很多技術革新，并與3DE平臺其它模塊無縫搭配可形成一系列開發解決方案。企業可以通過這些方案進行高效的產品前期快速概念開發，產品多學科優化，產品減重等工作。

圖5 3DEXPERIENCE MODSIM產品前期概念結構快速開發方案

基于新一代產品，達索系統構建了獨特的前期產品結構快速開發方案，以特有的快速柔性建模技術，快速響應概念設計階段短周期、變更快和方案多的特點，通過生產力提升為客戶帶來巨大價值。

建模和仿真基于單一數據源多專業協同，實現效率大幅提升、流程大幅簡化、數據無縫連續、統一的工具更簡單易用及學習操作體驗更佳。全新方案的前期產品開發協作流程建議如下圖：

圖6 前期產品開發協作流程建議

基于全新的流程，用戶可在產品概念設計階段建立全參建模仿真一體化概念模型。該模型既是全參數化動態3DEXPERIENCE CATIA 3D CAD概念模型，又是多學科3DEXPERIENCE SIMULIA CAE模型，CAD與CAE可基于該一體化概念模型無縫快速自動化切換。

借助3DEXPERIENCE多專業協同和單一數據源能力，該建模仿真一體化概念模型既支持CAD概念設計應用，如高效協同設計，快速方案設計與與變更等，以實現高效協同設計和快速設計更改；也支持基于CAE的仿真應用，如多學科仿真性能快速驗證，多學科自動優化，輕量化減重等，以實現快速優化產品性能提升產品質量和仿真驅動設計。

在產品詳細設計階段該模型還可以被最大可能的進行重用，如直接重用該一體化CAD概念模型進行深化詳細設計以及應用關聯設計實現概念模型與詳細模型的關聯更新等，以大幅提升設計效率。全新流程帶來的業務價值：