體驗時代的模擬
體驗時代的模擬

體驗時代的模擬

體驗經濟正推進著設計與工程領域的模式轉變✘☁☁☁✘,您將如何利用模擬技術推動創新•↟?
打造成功體驗
打造成功體驗

一個企業要想打造創新型體驗✘☁☁☁✘,就必須利用靈活✘╃、迭代的方法開展工作✘☁☁☁✘,在協作的環境中發揮創意✘╃、妥善利用知識✘↟。這就需要在產品設計流程中時時處處充分利用模擬技術✘☁☁☁✘,做到靈活性和直觀性並存✘☁☁☁✘,一絲不苟且富有意義✘↟。必須在整個研發週期之中貫徹使用模擬✘☁☁☁✘,同時支援資料✘╃、專業知識和經驗在整個企業中的分享✘☁☁☁✘,而不僅限於工程部門✘↟。傳統工作流程使得模擬技術僅限於少數專家使用✘☁☁☁✘,這種現狀應當加以改變✘↟。為了在開發流程早期階段就更好地發現產品要求✘☁☁☁✘,機構需要新的流程和工具✘☁☁☁✘,不僅如此✘☁☁☁✘,還要向更廣泛的人員開放關鍵模擬任務✘☁☁☁✘,同時獲取模擬的輸入並分享結果✘↟。此外✘☁☁☁✘,模擬實踐應建立在支援可持續創新的基礎上✘☁☁☁✘,幫助企業不斷髮展體驗✘☁☁☁✘,而非僅僅實施一次性的產品設計✘↟。


由模擬主導的創新並非只靠為設計工程師簡化一流的分析工具就能實現✘☁☁☁✘,而是需要進一步推進戰略性變革✘☁☁☁✘,讓整個機構的利益相關方✘☁☁☁✘,包括市場營銷和生產等不同部門共同推動滿足需求✘☁☁☁✘,利用模擬技術來更好地提升產品體驗✘↟。這有助於降低風險✘☁☁☁✘,促進決策✘☁☁☁✘,並最終有助於推出效能更出色的產品✘↟。


工程企業應接納產品總體體驗比產品本身特性更加關鍵的理念✘↟。採用模擬技術主導創新的實踐是推動企業變革✘╃、在客戶體驗至上的世界新秩序中高效競爭的關鍵一步✘↟。

整體化方法
為了滿足體驗時代的客戶期望✘☁☁☁✘,市場需求✘╃、產品設計✘╃、模擬✘╃、測試和生產等各環節必須攜手並進✘↟。然而✘☁☁☁✘,模擬作為相對獨立的專業學科或者作為設計人員使用的簡單工具套件✘☁☁☁✘,還無法獨立推進新一代創新✘↟。我們需要全面的工作方法來推進協作✘╃、可視性和知識管理✘☁☁☁✘,為模擬產品在真實世界中的效能提供必要的計算功能✘☁☁☁✘,從而打造最佳產品體驗✘☁☁☁✘,幫助企業在競爭中脫穎而出✘↟。

面向具體行業的模擬
模擬技術作為3DEXPERIENCE平臺的組成部分✘☁☁☁✘,一旦在應用中與特定行業的需求形成契合✘☁☁☁✘,就能夠促進企業中的關鍵利益相關方參與其中提供必要的輸入✘☁☁☁✘,並得到需要的模擬結果✘↟。此外✘☁☁☁✘,平臺支援模擬協同開發✘☁☁☁✘,能幫助工程師針對一系列引數驗證和測試設計方案✘☁☁☁✘,同時讓製造工程師評估具體迭代是否能高效投產✘☁☁☁✘,實現最優成本✘↟。

模擬主導創新
平臺化方法還有一個優勢✘☁☁☁✘,就是能實現快速的魯棒性設計設計✘☁☁☁✘,這是模擬驅動創新的關鍵組成部分✘↟。這種規模的模擬能幫助企業在探索未知領域時降低不確定性和風險✘↟。
由於模擬技術成為產品開發平臺不可分割的組成部分✘☁☁☁✘,公司能獲得重要資訊✘☁☁☁✘,儘可能減少大規模測試需求✘☁☁☁✘,從而有助於降低成本✘☁☁☁✘,避免進度遲緩✘☁☁☁✘,並打造知識管理分享的環境✘☁☁☁✘,促進新一代創新人員的學習✘↟。必須串聯起人員✘╃、創意和資料之間的各個點✘☁☁☁✘,幫助企業提高客戶忠誠度✘☁☁☁✘,加強溝通協作✘☁☁☁✘,帶來客戶最需要的體驗型別✘↟。只有平臺才能做到這一點✘↟。

達索系統3DEXPERIENCE作為一款業務體驗平臺✘☁☁☁✘,為創新人員在整個企業從市場到銷售到工程開發的各個層面上開展協作提供了軟體解決方案✘☁☁☁✘,有助於打造差異化消費者體驗✘☁☁☁✘,滿足航空✘╃、消費包裝商品✘╃、能源✘╃、高科技✘╃、生命科學✘╃、交通運輸等多種不同行業的需求✘↟。它在企業內部以及雲端上的協作化互動環境中為3D設計✘╃、模擬最佳化✘╃、製造✘╃、社互動動和資料智慧提
供了高可靠性功能✘↟。

整體化方法
模擬真實世界的行為
模擬真實世界的行為
模擬一直在聯想ThinkPad膝上型電腦設計中扮演重要角色✘☁☁☁✘,而有限元素分析(FEA)等工具則用於常見的測試環節✘☁☁☁✘,以分析特定設計對裝置摔落✘╃、靜態壓力✘╃、主機板壓力和惡劣震盪等情況的應對能力✘↟。
時光快進10年✘☁☁☁✘,模擬技術仍用於各種核心產品特性測試✘☁☁☁✘,同時也用來探索膝上型電腦使用的整體體驗✘☁☁☁✘,包括鍵盤響應性乃至應對移動辦公各種複雜條件的情況✘↟。
聯想位於北京的創新設計中心(IDC)的高階經理辛志峰(音)博士指出·▩•╃│:“膝上型電腦面臨這種負載和壓力考驗✘☁☁☁✘,它們要在不同地方工作✘↟。”該中心負責新型膝上型電腦設計的模擬測試✘↟。

為了設計創新型膝上型電腦✘☁☁☁✘,滿足使用者整體體驗要求✘☁☁☁✘,辛博士的團隊在ThinkPad X300和T400的整個設計工作中採用Abaqus FEA✘↟。工程師早期採用Abaqus確認產品強度✘☁☁☁✘,評估不同設計迭代✘☁☁☁✘,並發現潛在問題領域加以改進✘↟。


舉一個例子來說✘↟。FEA用於提高ThinkPad在典型使用條件下的結構可靠性✘☁☁☁✘,同時滿足使用者單手拿著膝上型電腦時輕便的要求✘↟。在不影響強度和剛度前提下減少重量✘☁☁☁✘,模擬對實現這一目標至關重要✘☁☁☁✘,工程師能用模擬技術證實採用不同蓋板材料的可行性✘☁☁☁✘,比方說是否用鋁製蓋板替換碳纖維加強型塑膠蓋板✘↟。
按鍵感覺對整體使用者體驗至關重要✘☁☁☁✘,FEA在加強膝上型電腦鍵盤設計方面也發揮了作用✘↟。團隊透過非線性模擬建模按鍵壓力對弧形橡膠彈簧的壓力影響✘☁☁☁✘,從而減少了產品厚度✘☁☁☁✘,讓設計變得更薄✘☁☁☁✘,同時保持原有的按鍵觸感✘↟。

辛博士指出·▩•╃│:“感覺聽起來比較模糊✘☁☁☁✘,但有了FEA✘☁☁☁✘,感覺也是可以量化的✘↟。在所有案例中✘☁☁☁✘,模擬技術都與物理測試中的真實世界行為密切相關✘↟。”

堆疊封裝(FiPoP)的熱模擬
隨著消費者要求手機✘╃、平板電腦✘╃、膝上型電腦等設備提供更多儲存容量和計算功能✘☁☁☁✘,製造商必須在印製電路板(PCB)有限的空間內整合更多科技✘↟。採用創新封裝技術✘☁☁☁✘,實現縱向或三維堆疊✘☁☁☁✘,就能滿足上述目標要求✘↟。
要進一步降低這種堆疊封裝解決方案的尺寸✘╃、厚度和成本✘☁☁☁✘,可採用扇入堆疊封裝(FiPoP)技術✘↟。FiPoP有助於進一步提高器件整合✘☁☁☁✘,同時滿足典型手持裝置的可靠性要求✘↟。
不過✘☁☁☁✘,FiPoP由於堆疊散熱經常出現故障問題✘↟。受空間和成本限制✘☁☁☁✘,為散熱提供熱通道是保持焊點溫度的唯一途徑✘↟。鑑於上述✘☁☁☁✘,在開發移動手持裝置和醫療裝置時✘☁☁☁✘,設計人員必須高度關注晶片封裝高效散熱通道的問題✘↟。矽片熱流進入環境有兩種主要機制·▩•╃│:

1. 透過上下封裝矽片的連線✘╃、底板和PCB焊球傳導熱量✘↟。
2. 透過安裝在封裝頂部✘╃、側邊的晶片傳導✘↟。
熱量從封裝透過對流輻射傳導到周邊✘↟。聖何塞州立大學的研究生在教授指導下研究本問題✘☁☁☁✘,用Abaqus/CAE進行測試封裝建模✘↟。選擇Abaqus是因為它能建立微米級精密部件✘☁☁☁✘,這是涉及通孔✘╃、銅線和引腳的封裝建模所必需的✘↟。Abaqus採用了表面間接觸法來定義電子/熱力/IO路徑✘↟。Abaqus/ CAE中的接觸檢測工具集能自動生成所有必需的表面接觸✘☁☁☁✘,非常便於定義
模型中的大量熱接觸✘↟。
模擬預測FiPoP底部封裝的熱阻將隨熱通孔和封裝下放置焊球數量的提升而下降✘↟。根據預期✘☁☁☁✘,整個封裝熱阻會隨著晶片尺寸下降而提升✘↟。

體驗效能
消費者需要智慧互聯電子產品✘☁☁☁✘,而且要實現直觀化的操控✘☁☁☁✘,從而滿足工作需求和感官要求✘↟。不妨設想一下這樣一部洗衣機✘☁☁☁✘,其具有足夠的智慧✘☁☁☁✘,能最佳化能耗和洗衣粉使用✘☁☁☁✘,能計算洗滌重量並檢測所洗的衣物是什麼✘↟。它工作非常安靜✘☁☁☁✘,能放在任何地方✘↟。由於支援互聯✘☁☁☁✘,因此消費者能透過移動裝置隨時隨地控制洗衣機的工作✘↟。
這就是達索系統開發的PURE MOTION洗衣機樣機的願景理念✘↟。要打造這樣一部創新型系統✘☁☁☁✘,就需要在豐富經驗基礎上開展設計✘╃、模擬和測試✘☁☁☁✘,需要平臺在設計流程中的每個階段支援全球協作✘☁☁☁✘,包括概念✘╃、設計乃至最終上市維護✘↟。

達索系統基於3DEXPERIENCE平臺的多專業協同研發行業解決方案體驗為高科技企業提供了結構清晰的整合✘╃、協作化開發✘☁☁☁✘,確保所有工程師都100%瞭解產品需求及同事工作狀態✘↟。它能夠加速產品開發進度✘☁☁☁✘,最大限度降低工程設計成本✘☁☁☁✘,同時改善產品開發功能✘↟。
它還有助於產品測試與模擬✘☁☁☁✘,使其成為產品開發流程中不可或缺的組成部分✘↟。準確的多領域系統模型能在概念設計階段早期進行建立✘☁☁☁✘,從而評估效能目標✘↟。
透過3D多物理模擬✘☁☁☁✘,則能在打造最終確認所需的物理原型之前對不同元件做進一步的微調✘↟。
使用壽命長久•↟?
為評估洗衣機能否滿足工作壽命要求✘☁☁☁✘,我們用有限元素分析來預測負載不平衡導致的元件壓力問題✘↟。模擬能考慮到轉速✘╃、非線性材料接觸導致意料外摩擦的情況✘↟。
壓力分析結果則用來分析長期反覆承壓下洗衣機門附近橡膠密封圈的耐用性✘↟。設計人員和工程師能協同開展模擬並獲得結果✘☁☁☁✘,再進行改進✘☁☁☁✘,從而降低數千次洗滌操作後的漏水機率✘↟。
更安靜的體驗
洗衣機工作噪聲大✘☁☁☁✘,這會導致消費者體驗不佳✘↟。我們可用貼近真實結果的模擬來分析並降低噪聲✘☁☁☁✘,減少洗衣機工作帶來的震動✘↟。利用模擬模板✘☁☁☁✘,設計工程師能透過Design of Experiments技術評估各種不同的懸掛引數✘☁☁☁✘,包括彈簧硬度和減震係數及其對系統整體頻率響應的影響✘↟。考慮到上述因素✘☁☁☁✘,我們就能最佳化不同負載和旋轉條件下的洗衣機懸掛特性✘↟。我們還能對洗衣機面板的按鍵強度進行進一步的最佳化✘↟。模擬最佳化結果可用來打造更安靜的洗衣體驗✘↟。
數字模擬的優勢
提高耐用性和可靠性·▩•╃│:模擬長期高負載和負載不平衡導致的潛在元件故障✘↟。
減少噪聲和振動·▩•╃│:用噪聲排放研究瞭解並改進頻率響應✘↟。
進行設計最佳化·▩•╃│: 探索設計空間✘☁☁☁✘,發現滿足效能標準要求的最佳設計✘↟。
減少產品損壞·▩•╃│:分析儲存運輸階段意外碰撞造成的封裝和產品損壞✘↟。


體驗效能
透過模擬實現創新
透過模擬實現創新
打造世界級的洗衣機或任何滿足未來需求的產品都需要世界級的工程設計和業務平臺✘☁☁☁✘,該平臺要在生命流程每個階段支援關鍵的開發工作✘↟。
由於數字模擬應用集成於3DEXPERIENCE平臺✘☁☁☁✘,企業能確保所有工程師都100%瞭解消費者需求✘╃、效能要求和每個開發階段中各部門的工作狀態✘↟。
早期模擬有助於設計模擬協同✘☁☁☁✘,讓各團隊進行更多可能性迭代✘☁☁☁✘,考慮到更多的選擇方案✘☁☁☁✘,這是過去傳統的專家經驗型驗證方法所無法實現的✘↟。
透過協同模擬和一體化模擬工作流程✘☁☁☁✘,相關技術會產生更高的複雜性✘☁☁☁✘,這就讓工程設計團隊採用統一資訊源開展協作並滿足效能要求變得更加重要✘↟。
從設計到製造採用模擬技術來驗證設計方案✘☁☁☁✘,這比利用實物樣機測試速度更快✘☁☁☁✘,成本更低✘☁☁☁✘,也有助於各部門都能就可製造性和上市策略等問題做出關鍵決策✘☁☁☁✘,甚至能根據經實踐檢驗的結果而非假定來分析可維護性問題✘↟。
將貼近真實結果的模擬作為3DEXPERIENCE平臺的組成部分✘☁☁☁✘,公司不僅能推出採用最新技術特性的最出色產品✘☁☁☁✘,還能帶來贏得市場成功的體驗✘☁☁☁✘,更好地吸引客戶✘☁☁☁✘,使企業獲得競爭優
勢✘↟。

達索系統SIMULIA®模擬應用以其旗艦級Abaqus有限元素分析(FEA)技術而聞名✘☁☁☁✘,而近年來公司進一步擴充套件產品組合✘☁☁☁✘,包括·▩•╃│:
• 面向FEA和多物理分析的Abaqus
• 面向流程一體化和設計的Isight
• 面向模擬流程和資料管理的SLM
• 面向結構和流體最佳化的Tosca
• 面向疲勞和耐用性的fe-safe
•面向注塑模擬和注塑成型分析的Simpoe-Mol
• 面向多體動力學模擬的SIMPACK
SIMULIA積極整合有關高可靠性技術到3DEXPERIENCE平臺中✘☁☁☁✘,該平臺則為所有模擬使用者提供突破性功能以提高效率和協作✘☁☁☁✘,滿足高效能視覺化✘╃、批處理和基於規則的計算✘╃、協作組裝✘╃、結果分析和流程資料管理等要求✘↟。

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應用程式✘╃、社交和協作應用程式以及資訊情報應用程式✘↟。
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