工業仿真軟件賦能智能制造與低碳發展

工業仿真軟件是衡量一個國家工業制造水平的重要指標，被譽為數字化時代工業的“大腦和神經”。在制造業向智能化轉型的過程中，工業仿真軟件廣泛應用于工業生產的各個環節。能源裝備制造業作為關系國家能源安全的核心產業，與仿真技術的深度融合會促進整個能源裝備產業鏈的高質量發展。

 

9月7—8日，由青島市工信局、機械工業信息研究院、青島市高新區管委指導，?？怂箍抵鬓k的工業仿真軟件技術峰會于青島舉行。會議匯聚行業知名專家學者及來自航空航天、能源、汽車等行業1000余代表參加，分享與探討工業仿真軟件前沿技術及數字化轉型的實踐成果。

 

中美兩國院士揭示行業趨勢

 

工業仿真軟件技術峰會上，中國工程院院士、浙江大學教授譚建榮指出：“制造業要實現高質量發展，就要推廣智能制造，使制造業向數字化、網絡化、智能化的方向發展。在這個過程中，一定要創新設計為牽引，如果離開創新設計，有些企業的‘智能制造’可能只是變成新一輪的產能擴張，我們要在研發、設計、創新方面多下功夫，才能真正生產出迭代的產品。”

 

譚建榮強調，要加快數字化轉型，必須在“智能制造+創新設計”“智能制造+工藝提升”“智能制造+強化質量”“智能制造+延伸服務”“智能制造+拓展市場”五個方面下功夫，以數字技術賦能制造業高質量發展。

 

峰會上，美國國家工程院院士、海克斯康工業軟件全球首席技術官Bruce Engelmann介紹了全球仿真技術發展的五大趨勢：一是多物理分析的性能提升；二是基于物理建模的機器學習與人工智能的融合；三是將設計中的仿真成功帶入制造領域；四是通過數據和仿真連接設計和制造；五是智能數字現實。

 

在Bruce的分享中，鋰電池的制造與檢測、新能源汽車、風電等能源行業相關的仿真技術被多次提及。他還指出，隨著高性能計算普及，運行模型越來越大、越來越保真，以及AI技術的全面介入，工業仿真軟件市場將延續其數量級增長態勢。

 

工業仿真軟件助力能源行業高質量發展

 

具體到工業仿真軟件與能源領域結合的案例，?？怂箍倒I軟件事業群設計與工程副總經理張冰冰認為，目前工業仿真軟件在某些領域已經跨入“無人區”，沒有成熟的參照了。他以風電行業為例，進一步解釋：“比如在迅速發展的風機葉片、軸承設計等領域，在全球范圍內都已經找不到參照系了，這時，工業仿真軟件在風電行業迭代過程中給予的技術支撐作用日益凸顯。”

 

“技術迭代的速度不斷加快，風力渦輪機設計開發、風電傳動鏈設計、風電機組安裝等環節都需要與仿真技術深度融合，進而最大限度地提高渦輪機葉片的能量捕獲，并盡量減少轉換過程中的能量損失。通過航空聲學和振動聲學模擬，可以提高風力渦輪機的聲學性能，最大限度地提高部件的使用壽命。”張冰冰表示。

 

實際上，風電設備制造是為數不多的兼具百米大尺寸與超高精密度齒輪的行業類型。風機大型化已成為近些年各大風機廠家追逐的趨勢之一，風機功率持續增大也就意味著葉片尺寸越來越大，國內自主研發的海上風電葉片已經進入“百米級時代”。

 

對此，中車時代新材技術專家卜繼玲在峰會上表示，風機葉片動輒100多米，運轉過程中涉及葉片位移、流體結構、高分子材料、電磁等多維度、多尺度的影響因素。前端葉片復合材料方面，需要做原子層面、納米級的仿真；到產品端，需要對百米級的風機葉片和整個風機的效果進行多尺度仿真。

 

據Bruce介紹，針對大型風機的葉片制造環節，?？怂箍涤蠨igimat多尺度材料和結構集成分析平臺，可以覆蓋葉片制造行業從納米級的復合材料到百米長的成品的端到端仿真。

 

?？怂箍倒I軟件事業群設計與工程首席技術官、北京航空航天大學博士徐明表示，現在市場上需要什么產品，我們從需求設計伊始就開始跟進，能夠進行全生命周期的模擬仿真，實現主動設計、導向設計和優化設計。

 

“國際化+本地化”戰略

 

據介紹，?？怂箍挡粌H可以為風光氫儲等細分清潔能源領域提供針對性的仿真解決方案，還已經在賦能中國數以萬計的智能制造企業，走上了低碳節能的可持續發展道路。

 

徐工集團項目經理、高級工程師胡宇分享了自己工作中應用仿真工業軟件的經驗。他表示，礦用卡車是徐工集團生產的一個重要車型，礦用卡車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，先將礦用卡車設計、生產出來，再推向市場，根據市場反饋對車輛進行修改和優化。工業仿真軟件的應用給礦用卡車的設計和生產帶來了重大變革。

 

胡宇稱，通過使用?？怂箍档腞oadmap虛擬路面技術，對實際礦山路面進行全面激光掃描，然后結合動力學模型，對車輛的行駛性能、部件震動、噪聲、抗疲勞等環節進行分析。“現在我們用工業仿真技術可大大縮短來回修改的時間，節省時間和資源。”

 

?？怂箍抵圃熘悄苌虅者\營事業群總經理詹亞南介紹了?？怂箍抵袊瞥龅?Glocal 戰略，即“國際化+本地化”戰略，致力于引進世界頂級的先進制造技術，將?？怂箍导瘓F的技術引入國內，落地本土化，更好賦能中國企業。

 

詹亞南同時也指出，國際主流的工業仿真軟件均誕生于工業實際應用場景的需求，往往是通過不斷使用試錯來迭代升級的，經過數十年的沉淀，才能達到國際領先水平。更主要的是，工業仿真軟件的開發設計需要數學、力學、計算機等多學科的交叉應用，能否培養出工業軟件急缺的復合型人才，也將影響這個行業的發展速度。