面向仿真生态的仿真云

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讲师简介

俞瑞霞

安世亚太工业云业务发展总监

简介

如何利用仿真云平台来构建我国工业仿真云生态体系,提供服务化的仿真技术和开放式的仿真服务,让仿真无门槛!

讲义

一、公司简介

先介绍一下安世亚太公司轮廓:

中国最大的仿真公司,也是最大的研发信息化的公司。

精益研发体系的缔造者、仿真体系建设方法的创立者。

基于增材思维的先进设计与智能制造的领导者

客户5000多家,高端研发服务行业国内排名第一

人数~700,技术类460+名,硕博士半数以上

国家工业软件与先进设计研究院

国家规划布局内的重点软件企业

北京市综合仿真工程实验室

两化融合管理体系贯标咨询服务机构

中国创新方法研究会副理事长单位,技术支持单位

国际TRIZ协会战略伙伴,三级证书颁证单位

美国质量协会(ASQ)战略伙伴,北方区秘书长单位,中国培训中心

2、安世亚太公司发展历程

纵观公司二十多年的发展历程,我们经历了三个阶段,这也是我们目前的主营的三大块业务。

1996年,率先将仿真技术在中国大规模应用推广。

2002年,正式提出对中国CAE行业发展产生巨大影响的“协同仿真”的概念,进入了第二个阶段,就是精益研发。创造性地提出了精益研发的理念,那么并且自主研发的旗舰产品PERA V1.0,同时,我研发体系引入基于模型的系统工程 MBSE。

2011年,被授牌是北京市综合仿真工程实验室。

到第三个阶段,也就是目前工业互联的时代。我们开始推出工业再设计、正向设计及智慧研发体系,我们把它叫做工业互联增材工业。

3、安世亚太公司技术发展历程

22年的工业仿真实践、18年的知识工程实践、18年的技术创新实践、18年的质量管理实践、16年的精益研发实践、6年的增材制造实践。

我们公司的三大技术体系,这三大技术体系互为支撑,最核心、最基础的就是工业软件, 我们是以面向制造业信息化,以工业仿真和精益研发为基础,形成了企业级的工业软件体系,包括工业仿真体系和精益研发平台。同时,我们面向新型工业品,那么以再设计和正向设计为起点,形成了智慧化的生态设计体系,包括正向设计、工业再设计和生态设计,面向新工业革命,我们以高质量发展为指引,形成了基于工业云的智慧工业体系。这里面包括三个方面,第一是增材制造,第二是智慧研发,第三是工业云,也是我们今天讲的主要的内容。

4、安世亚太公司——中国最大的仿真技术公司

在仿真领域细分行业,技术能力在中国企业排名第一,市场市场占有率在中国企业中排名第一。

5、掌握各类重大工业品仿真的核心技术和方法

我们通过了22年的仿真实践,掌握了各类重大工业品仿真的核心技术和方法。有上万例的工业仿真的设计实践,也有上百个工业品仿真分析的完整的解决方案。

6、拥有中国工业领域粘性极高、合作长久稳定的最大用户群

重点行业的TOP100企业绝大部分是公司客户,仿真客户4000多家,覆盖 16 大工业领域。因此我们在仿真行业是有很深的技术积淀和稳定的客户群的,正因为有这样的基础,我们才希望说在工业互联的时代,希望通过云平台、云技术形成整个中国工程仿真、工业仿真的生态体系。

  1. 总体思路

1、什么是工程仿真

仿真(Simulation)—— 模拟真实的世界

CAE(计算机辅助工程)——用计算机对工程和产品的功能、性能、安全可靠性进行计算、优化设计,对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真

在工程上我们通常做的仿真有四大类:结构、热仿真;疲劳仿真;流体仿真;电磁仿真;

2、仿真是工程师进行设计的重要手段和工具

仿真到今天,已经是各行各业工程师来进行设计的重要手段和工具,CAE与CAD/CAM/CAPP/PDM/ERP一起,已成为支持工程行业和制造企业信息化的重要技术。

下图都是在汽车各个零部件、各个系统,做仿真的一些案例,这些在汽车仿真,这是冰山一角。

3、工业互联时代仿真产业特征:技术服务化和服务开放化

这么一个非常重要,而且应用非常普遍的仿真产业,那在工业互联时代,一个传统的仿真产业,其实也呈现出一个新的特征,这个特征就是一个技术的服务化和服务开放化。过去仿真软件都是用来销售的,我们最早是开始做仿真软件的销售和代理,慢慢的我们开发自己的仿真软件,自己研发信息化的软件,这些软件我们都是用来销售,卖给客户的,今天我们觉得这个仿真软件,它不仅仅是用来销售的,我们觉得它更多的会是服务的载体,通过技术的服务化,会实现仿真软件的弹性租赁,包括仿真硬件的弹性租赁,会对仿真知识做工具化的分装,做APP的开发和交易,这是我们通过技术服务化来实现的。那么技术服务化了,那服务谁来提供?过去开发商是服务的提供者,现在包括未来,我们觉得全社会人人都是服务的提供者,通过服务开放化后,像我们这样的服务商,研究院所的研究人员、企业的仿真工程师,每个人都可以成为仿真服务的提供者,同时也是仿真的受益者,通过仿真服务提供日常的仿真服务,做特定的社会化仿真咨询,我们觉得在工业互联的时代,通过这种服务的开放化能够实现支撑技术的服务化。

4、仿真云平台(PERA.SimCloud)——提供服务化技术,支持开放式服务

基于这样的初心和想法,我们希望未来研究院所的仿真专家、国内的仿真家、高校的师资、各个企业的资深的仿真人员,甚至是全球的仿真资源都在我这个平台上来提供仿真服务,那么国内不管是大型企业、中型企业,甚至是个人,都可以在基于我这个云平台来开展仿真工作,我们的平台能提供的服务:

  • 利用云计算的“使用付费,不使用不付费”模式,降低仿真软件的预算门槛
  • 利用在线服务模式、云计算桌面共享技术,在不降低服务质量的前提下降低服务成本
  • 通过仿真APP来拉动仿真软件的使用,降低使用门槛,提高设计效率
  • 通过可视化APP开发环境和仿真社区,吸引外部开发者,促进仿真知识的聚集共享
  • 为用户提供软硬件资源按需租用、仿真专家咨询外包服务、仿真APP应用、在线学习与培训等

5、仿真生态体系的构成

我们希望构成的仿真生态体系是能够把仿真和仿真所有相关的要素,比如仿真软件、仿真应用、用仿真的人、产生的仿真数据,做仿真的时候,我们会用到的超级计算HPC、仿真知识社区、交易服务等一系列,都通过云平台聚集在一起,构成整个中国工业仿真的云生态体系,那这是我们的一个目标和核心。

6、仿真云生态系统框架

基于目标,我们就要构架仿真云生态系统框架,该框架既能支持基于工业互联网的协同共享的特性,同时又是仿真比较特殊的应用,特殊的是对交互性要求比较高,仿真软件我们要不断的看。对图形化要求也很高,一般仿真的机器都会带GPU,图形化。高性能计算,大数据量存储,传输速度比较高的应用有非常良好的支持,一般仿真模型都有几百兆,甚至有的达到一个G,那这时要做到实时的数据、模型的传递,大数据量的传递和存储。这种特殊的应用,对互联网平台、云平台有非常高的要求。基于这些特点的我们架构了这样的,仿真云生态体系框架,大家看下图。

跟仿真相关的IaaS及PaaS,我们在这种通用的平台上选择基于腾讯工业互联网助力平台来架构我们仿真云的体系,包括实现设计应用,会提供的一些仿真PaaS。

我们基于腾讯云工业互联网,架构我们整个仿真云的体系。

那么未来,我们也会参与构建腾讯工业互联网平台,和腾讯一起来支撑中小企业数字化的转型升级,如帮助中小企业实现整个的设计、研发、生产、销售、售后,这一系列的服务。

总之,我们整个仿真云平台的定位:

  • 无需购买,按量付费
  • 全站式就仿真软件提供
  • 高性能计算唾手可得
  • 仿真APP开发和共享。
  • 全球人才提供仿真服务

总而言之,我们是基于高性能IT基础资源,采用云计算技术,将二维/三维桌面资源、CAD/CAE工具资源、专家资源、设计应用、设计仿真知识服务化,打造面向研发领域的工业云平台。

  1. 解决方案

1、仿真云平台

我们云平台有六大核心模块:

仿真云桌面:远程桌面,随时仿真

仿真云数据:仿真数据统一存储与管理

仿真云超算:并行计算调度

仿真社区:知识交流和服务交易

APP可视化开发环境:APP封装与开发

APP交易与应用:APP交易、应用和管理

这里我们看下图,这是APP的可视化开发环境,通过这个开发环境,大家可以不用编程。通过拖拉的方式能够非常方便地来创建一个仿真APP,同时,能够打通不同仿真应用、仿真工具之间的数据关联关系。建立他们之间的仿真流程,同时能够创建UI界面。我们有这个APP的交易和应用的环境,实现APP的管理、交易,支持整个仿真APP的应用。这是我们的六大模块。

2、全站式仿真工具供应——可以与全球仿真公司

在这么一个仿真平台上,里面最核心的就是各种各样的仿真工具。因为我们可以和全球的仿真公司之间合作,因此我们的一大特色就是我们支持全站式的仿真工具的供应。不管是哪个公司的。不管是结构的、流体的、电磁的、系统的这些仿真工具,我们都可以帮助用户,去和厂商做沟通,我们会做全站式的仿真工具的应用,能提供全套的仿真能力。

3、仿真技术、工具和知识的综合体:仿真APP

我们在这么一个平台上提供服务,一个是要有软件工具,第二是仿真APP,仿真APP是仿真技术工具和知识的一个综合体。

我们觉得仿真APP是拉动仿真工具使用的动力,因为各种各样的仿真软件的应用门槛都很高,一直说仿真软件有两大高,一个是软件费用高第二是它的技术门槛很高,用起来不容易。经常说一个仿真软件拿来后,会用可能要有一周的培训,如果要用得好要做不断的培训和不断的技术实践。

一般的设计工程师是不太会用仿真软件的,那我们希望通过仿真APP来贴近工程师的需求,让他用起来更简单。因此,我们觉得通过仿真APP是能够拉动仿真工具的使用,也能够降低仿真使用的技术门槛,我觉得APP是一个非常有效降低仿真技术门槛的一个途径。仿真APP哪里来的,就是我们仿真行业内的技术人员,可以通过APP把自己的知识在行业里做共享,从而获得收益,这样也能够释放大量的社会化的服务力量,来补充供应商的服务力量,现在我们也去开发一些APP,现在有几百个APP,我们觉得这是远远是不够的,因为各个领域行业的专业APP,是像我们这样的一个仿真公司是没法做出来的。只有各个专业里的专业人才,才能够真正做出能够被各个行业的技术人员认可的、真正能用的仿真APP。

4、仿真APP:工业机理、知识、经验的模型化、软件化

现在的仿真APP我们觉得有两类,第一个类是面向行业和工业品的方的APP,针对具有代表性的行业(如金属加工、电子 产品、压力容器等),根据行业规范和专业知识,定制模板。用户通过网络输入相应的参数,完成计算求解,获得分析报告。

第二类是面向特定需求的单功能快捷分析工具

面向工程设计语言的简化分析工具,与各种主流CAD软件实现完全参数化的双向关联,内置分析向导和专家系统,提供快捷的操作过程。

这些APP我们觉得不是提供给仿真专家的,是提供给一般的设计工程师的,在仿真看来,我们认为是初级普通用户,他们熟悉CAD设计产品,但缺乏仿真专业知识,面向简单产品进行快速分析与设计,需要使用行业专业规范或知识进行产品设计。

5、仿真APP——让独门绝技兑现现金

仿真APP未来一定不是我们这样的服务商全部做出来的,一定是各个行业来提供APP,每个人都能够让独门绝技来兑换现金,你提供服务了,就能够获得一份合法的收益,那这就是说,真正为你提供仿真服务的,其实是你身边的同行,而不仅仅是我们这样的仿真服务商。

6、仿真APP案例:机车车辆转向架的智能设计APP

在这个案例里,是刚才说的第二类。我们做了分析向导,实际上是嵌在了APP界面里的,利用向导,大家可以在界面上通过一边做交互,一边的填入参数,按照向导的提示可以非常方便的做完一个仿真分析,最后出报告。这就是我们非常方便地帮助工程师做仿真的APP应用的案例,在工程上,我们经常需要调用公式、调用表格、调用曲线,还可能会做工程算法调用、设计规程或者行业设计规程调用,做一步步计算,最后生成报告,那么这些我们都会封装在各种各样的APP里来实现。

7、软件及APP应用场景——案例:压力容器云服务平台

我们把压力容器行业设计仿真相关的所有工具软件,包括一些专业的应用,我们把它封装成APP,在这平台上我们提供客户可以来查看这些不同的APP,有介绍和详细的内容。同时,在平台上进行调用。

8、云桌面——远程桌面,随时设计仿真

用的时候,实际上我们有不同的用法,首先提供了远程桌面,就是仿真云桌面,用户可以通过远程桌面来进行建模和仿真分析,桌面上所有我们提供的仿真软件都可以在桌面上安装,可以自由安装使用各种各样的设计软件和仿真APP。我们为客户提供了不同规格的3D图形桌面,可以选择不同规格的。

9、云超算——高性能计算唾手可得

在仿真上的计算的需求,是高性能计算,云超算,我们平台深度集成的CAE求解器,按需使用软硬件资源。

简化的高性能计算过程,弹性调用IaaS中的高性能计算资源,弹性扩展License和HPC资源。

深度集成CAE求解器,基于模板的HPC作业创建与提交。最终形成一站式高性能仿真作业平台,包括整个仿真作业前处理,求解设置提交作业,作业排队监控,作业完成邮件通知,仿真后处理,整个过程都可以在我们平台上来完成,是一个一站式的高性能仿真作业的平台。

我们在所有的软件的界面上做了一键提交的插件,大家在模型建好后,点击一键提交,就可以把作业提交到我们的云平台上进行APP高性能计算。

10、云超算应用场景

作业的集中管理查看。按需选择仿真分析模块,深度集成CAE求解器,可根据您的需求进行定制。CAE软件操作模块化,无需苦记Linux命令行。根据您的需要选择相应的计算资源,按需使用硬件资源。网盘文件实时共享,同时支持本地上传,作业状态实时监控。

11、云数据——设计仿真数据网络存储、用户云盘

可以理解是一个云网盘,我们希望说未来的云数据,能够成为企业的云SDM,可以做整个企业的云端的仿真数据管理系统,现在把所有的设计仿真的数据都在我们的云数据里做统一的存储和管理,用户的设计仿真数据可以长久的保存在你的云盘里。

唯一的不同是和我们的云超算做的数据双向集成的,也就是你的所有的HPC作业产生的数据会自动的,在我的云盘、云数据里进行保存。你也可以从我们的云盘里做,比如你做云超算的时候自动选择读取你需要的模型很多新文件。我们整个平台可以按需使用软硬件资源,也就是我们为客户提供了各种各样的软硬件资源的配置,你可以安全使用。

同时我们支持自定义的配置,也就是你可以按需选择高性能计算资源,按需配置云桌面,按需使用CAE工具License。

12、推广策略:仿真生态的运营、拓展与衍进,形成仿真世界利益共同体

从业务产品上来讲,我们面向不同的客户,实际上提供的是不同的解决方案和产品。面向大企业提供“公有云+私有云”高端模式。比如说基于我们公有云的平台,为企业建仿真云,自己专有的某企业的仿真云平台,帮助企业让他已有的License仿真软件上云,同时帮他们做这种软硬件的仿真软件的弹性租赁租用。帮助企业进行专用的仿真APP的开发,最终的基于公有云原则,或者企业的专属云来构建出某一个企业的仿真云平台。同时我们也会为企业建私有云,非常担心数据的安全的问题。

面向园区,我们希望能够为中国的工业园区的高质量发展赋能。

13、案例:汽车产业高质量创新中心

打造基于知识生态的先进设计与增材制造云平台,构建基于工业云的汽车零部件3D打印生态链,打通汽车零部件设计、仿真优化、工艺、制造(3D打印)、检测流程,实现汽车零部件3D打印在线订单与业务处理。

汽车创新设计云,帮助企业得到解决方案。汽车工业知识云生态,为企业提供知识管理的

平台,推动知识共享及应用,知识论坛及知识交易,帮助企业快速解决问题。汽车零部件设计仿真云服务平台。

面向中小企业及个人,利用免费模式,降低仿真门槛,发展流量经济

14、仿真云平台应用情况

  • 目前东莞数十家企业应用仿真云平台
  • 中车集团17家子公司仿真服务平台
  • 仿真APP300个,500家APP应用企业
  • 仿真社区粉丝已有50000以上前文房的云平台的应用情况。

四、应用的价值

1、仿真云平台的经济效益

为应用单位带来的经济效益

• 针对制造业企业应用单位,可以提高研发效率20%以上,节省研发软件重复采购或随意采购费用50%以上,提高研发水平,缩短研发周期,在竞争激烈的市场中抢占先机。

• 针对中小企业,可进行一站式仿真,降低仿真软件的预算及技术门槛,提高设计效率

• 针对个人,可作为知识/服务/软件的提供者和应用者,通过知识变现实现个人增值

2、仿真云平台的社会效益

1) 推广基于工业互联网的仿真服务模式,突破我国工业企业仿真应用瓶颈问题,推动仿真技术应用,

向各行业提供建模与仿真公共服务

2)打造国际先进水平的基于工业互联网的仿真云平台,为我国工业企业提供基于工业互联网的仿真

APP开发、交易及应用模式,是提升仿真效益、降低仿真门槛的新模式

3)利用安世亚太公司的综合仿真体系、工业再设计体系及仿真云生态,本项目成果将会给中国企业带来更大效益。

4)打造仿真云生态,有效提升仿真技术在中国工业企业的应用,促进全社会技术开发和服务力量共享,充分发挥他们的行业性作用。

5)带动仿真工业软件产业链上下游发展,形成区域产业聚集效应。

3、仿真云平台的应用价值——让仿真无门槛

 随时仿真,捕捉灵感

 高性能计算资源无限

 软硬件资源精益使用

 仿真技术可专业定制

 全社会服务资源对接

 企业仿真资产的积累

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