利用数字化双胞胎实现产品创新

1、Engineer Innovation with Digital Twin 利用数字化双胞胎实现产品创新世界在变化从单一机械产品到集成机械，电子，软件的 智能系统从限定的选择到大批量定制和个性化从已知的材料和生产方法到 复合材料，革新的生产方法从互联网到系统的系统和物联网时间-质量-成本公司必须改变他们的工程实践，否则将面临被淘汰的风险Page 4如何应对这些挑战？Page 5利用综合数字化双胞胎实现数字化转型运营产品生产综合数字化双胞胎基于数字化双胞胎重塑产品性能工程粗略近似真实脱节可控集成单一自动智能产品数字化双胞胎高效缩短研发周期真实增强决策信心连续推进企业协同探索产生创新设计实现产品创

2、新LMS Virtual.Lab LMS Samtech NX CAENX NastranSimcenter 3DSimcenter PortfolioCapabilitySpeedUsabilityPreScan,Madymo,Delft-Tyre Engineering ServicesMagNet,ElecNet,ThermNet OptiNet,MultiNetSimcenter Portfolio实现产品创新SimcenterEngineer innovation Simulate. Explore. Test.Siemens eAircraft用集成系统环境开发电力推进系统“我们只

3、能在西门子SP260D电机中开发如此巨大的功率密度5.2千瓦/千克，因为我们从 一开始就基于集成的Simcenter性能仿真套件开展了这项工作。”Dr. Frank Anton, Head of eAircraft在只有少量数据可用时进行快速的设计 空间探索虚拟整合：在制造之前进行飞行在发送给供应商之前进行系统规验证用于颠覆性创新的集成多层次方法评估电机和电池冷却策略结合飞行动力学进行电驱传动系统的验证多尺度和多领域的系统选型耦合系统和3D的飞行模拟Page 9SimcenterTM PortfolioFuture Proof增强决策信心推进企业协同缩短研发周期和提 高投入产出比产生创新设计P

4、age 10SimcenterTM PortfolioFuture Proof增强决策信心多物理场多置信度行业工程经验TestSystemCAEGM利用多物理场模拟真实工况Simcenter STAR-CCM+多物理场 性能模拟NX CADSimcenter AmesimR&R热-机械耦合性能工程热-结构耦合分析设计工具与仿真 工具一体化整机动力学模型整机热分析模型叶片-机匣间隙的综合分析完整、一致的整机模型Simcenter 3DNX CADSimcenter STAR-CCM+Page 13GKN Aerospace基于Simcenter设计安全可靠性能优异的起落架系统仿真与三维多体动力学

5、仿真相结合真实准确的全要素模型，包含柔性机构、 吸振系统、作动系统和轮胎实施高效的仿真工作流程联合仿真模型起落架装配体“加快研发进程， 至少节省30%的研 发周期”Simcenter 3DSimcenter AmesimPage 14Ford实现冷却系统、能耗的最佳匹配实现冷却系统性能目标，并满足系统能耗/经济性需求油箱顶部温度车辆阻力，冷却液质 量流量21TeamcenterPage 15为了能量管理 的子系统与系 统之间的平衡Simcenter STAR-CCM+Simcenter AmesimAUTO OEMs虚实结合的系统在环测试通过驾驶员/车辆在环方法实现验证工作的提前系统仿真3D

6、多体动力学交通环境实时“Digital Twin”虚拟和现实的结合通过系统在环方 法前置测试负荷Simcenter EngineeringSimcenter AmesimSimcenter 3DSimcenter PrescanPage 16Airbus通过飞机地面共振试验支持适航认证帮助客户大幅提高 飞机地面共振试验（GVT）效率A350-900机型:GVT试验时间从过去1个月缩短至9天A350-1000机型:GVT试验时间从过 去1个月缩短至2天Simcenter EngineeringSimcenter TestPage 17AUTO OEMs多属性平衡及优化兼顾车身刚度、操稳、耐久以及

7、碰撞安全性能的车身减重优化在保持车辆的车 身刚度、操稳、 耐久以及碰撞安 全等性能的同时， 最小化车身重量， 以获取更佳的动 力性和更低的制 造成本目标减重（减重20% )目标成本（降低10%）NVH碰撞安全操稳动力性经济性空气动力学耐久车身强度BASELINE 多目标 优化Simcenter Data ManagementSimcenter Engineering平衡车辆各项性能Simcenter AmesimSimcenter 3DSimcenter STAR-CCM+Simcenter TestPage 18AUTO OEMs整车能量管理为整车动力系统开发进行油耗指标分解整车测试仿真物理

8、模型控制多级复杂度多学科通过整车能量管理 优化实现 7% 的油 耗降低深入分析集成测试 和仿真能量流对标能耗优化替代方案分析环境舱，驾驶机器人，专 用的传感器布置方案Simcenter AmesimSimcenter EngineeringPage 19SimcenterTM PortfolioFuture Proof产生创新设计智能设计探索数据分析可视化Page 20Kawasaki通过空间探索提高叶片冷却效率3D CADVelocitiesTemperaturesFilm Cooling Effectivenesslowest=0highest=1cooling air jetscooli

9、ng holescross flow提高燃气轮机效 率和可靠性自动过程NX CAD 中进行参数化3D 几何模型的改变STAR-CCM+ 中参数化的 3D CFD 模型“Together with STAR-CCM+ and NX, HEEDS helps us discover better designs faster.” Dr.-Ing. Karsten Kusterer, B&B-AGEMA“Together with STAR-CCM+ and NX, HEEDS helps us discover better designs faster.” Dr.-Ing. Karsten Ku

10、sterer, B&B-AGEMASimcenter STAR-CCM+HEEDSNX CADPage 21Daimler通过风洞试验、结合仿真优化风噪性能风洞试验测试结果 与流体、3D声学仿 真工具的结合，帮 助客户更高效的改 善汽车风噪性能风洞测试 (Simcenter Test)高度自动化的测试方案极速完成100 个麦克风以上规模的声学测试与分析联接内场与外场测试结果，识别外部 噪声源仿真(Simcenter STAR-CCM+) -试验比较Simcenter 3DSimcenter STAR-CCM+Simcenter TestPage 22SimcenterTM 创成式工程通过组合优

11、化生成最优的 (H)EV 动力系统架构动力系统构架 优化Simcenter AmesimSimcenter EngineeringPage 23SimcenterTM 创成式工程通过拓扑优化进行部件设计部件的创成式设计Simcenter 3DNX CADPage 24SIEMENS增材制造技术工业化应用创成设计拓扑优化轻量化设计几何调整校核验证增材制造模拟打印精加工与检测设计 仿真制造一体化 工业经验工业化应用端到端的解决方案数据关联 &迭代优化Simcenter 3DNX CAD/AM/CAMPage 25STAR-VRSTAR-CCM+中的虚拟现实技术利用虚拟现实深 入研究及创新Simce

12、nter STAR-CCM+Page 26SimcenterTM PortfolioFuture Proof推进企业协同开放性物联网和工业云数据和流程管理Page 27实现互联的“数字化双胞胎”云与物联网帮助 实现互联的数字 化双胞胎Simcenter STAR-CCM+Simcenter 3DSimcenter AmesimSimcenter EngineeringSimcenter TestPage 28数据与流程管理系统仿真模型管理连接系统架构和需求管理包括闭环验证和确3D仿真模型管理连接设计需求和CAD试验模型管理需求验证闭环Teamcenter: 确保信息的连续性与多领域的可追溯性提

13、高协调效率 通过PLM生态系统实现协同创新TeamcenterTestSystemCAE数据 管理Page 29流程管理SimcenterTM PortfolioFuture Proof缩短研发周期和提高投入产出比计算资源的灵活部署工程服务 &技术支持流程&用户体验Page 30102,000 核并行 - 新的世界纪录SimcenterSTAR-CCM+2015 CFD计算最高并行纪录20亿网格计算效率60,000 核并行-93%71,000 核并行-84%79,000 核并行-79%102,000核并行-75%美国国家计算机安全协会：CD-adapco的STAR-CCM+ 在Blue Wat

14、ers上创造102,000核并行的最新世界纪录Page 31工程服务和技术支持确保客户的成功Simcenter支持门户Simcenter EngineeringCustomer Support经济性开发 动力性开发NVH开发 耐久性能开发 控制策略研发ECU研发 功能安全咨询V&V测试CFD咨询合作创新Page 32解决问题 共同研发 技术转让工程流程转型Airbus Helicopters系统仿真模型的应用贯穿整个研发流程“Being able to anticipate a problem is a significant source of cost and risk reduction

15、.”Nicolas Damiani, Expert in Simulation and Operational Analysis确保物理模型和实时模型的精度 增强飞行模拟器的置信度飞行模拟器的实时模型液压系统动态分析从部件/系统工程到实时仿真缩短液压系统优化 周期为原来的1/3减少原型样机的成 本为原来的1/4避免交付延迟惩罚Simcenter EngineeringSimcenterAmesimPage 33Hyundai Motor Company优化HEV性能“By pre-defining major calibration values using HiL simulation, w

16、e were able to reducethe number of actual vehicle tests by 40 percent.”Bang Jae-Sung, Ph.D., Senior Engineer R&D Center优化综合性能实施基于仿真的方法&减少物理测试建立包括控制的高保真整车模型创建闭环的系统实时模型，并用于HiL验证减少40%的实 车测试Simcenter EngineeringSimcenter AmesimPage 34Becker Marine Systems每年节省5亿美元“The success of the Becker Mewis Duct dep

17、ends almost entirely on the CFD process that we use to define it. Without accurate CFD simulations, we wouldnt be able to tune each duct to the specific flow conditions generated around each hull.”Steve Leonard, Head of R&D探索 40 个设计参数，包括管道长度和直径计算船体和螺旋桨周围的流场6 周内节约燃料 4.5%6周内节约燃料4.5%每艘船每年节约50万美元安装到1000

18、+船上HEEDSSimcenter STAR-CCM+Page 35Dana通过“虚拟传感器”方法减少物理测试“ We can definitely say that Simcenter Amesim reduced a considerable part of the development time by a factor of 5, and then we are not even talking about cost.”Dr. Lorenzo Serrao, Advanced EngineeringY-工况下能量分析通过虚拟传感器估计装载机铲斗 载荷物理测试和虚拟传感器测量通过虚拟的铲斗载 荷测量，效率有了 显著的提高设计评估由原来的1 到2周缩