模拟仿真不仅仅只是针对“大型企业”

作者:Andreas Wierse 文章来源:MM《现代制造》 点击数:293 发布时间:2018-12-21
那些未在产品开发过程中运用模拟仿真技术的人如今都会有些失落:毕竟效率对公司的竞争力起着决定性的作用,即便是中小企业也不能置身事外。一旦有了正确的支持,预想中的困难很快就能迎刃而解。
模拟仿真不仅仅只是针对“大型企业”

图1 模拟仿真可提供令人感兴趣的信息,在许多产品开发过程中发挥着重要作用
图1 模拟仿真可提供令人感兴趣的信息,在许多产品开发过程中发挥着重要作用

为了保持开发过程中的竞争力,产品开发时最重要的是高效,故而需要模拟仿真技术。使用这种技术可以模拟物理特性,例如温度、速度、压力或变形情况。相比实物而言模拟方式花费少,可随时改变试验条件、重复试验并进行对比,如此一来,那些悬而未决的问题,如整个系统的表现、单个组件的变化或物流的改变企业都能提前预见,从而避免了后期的改进、浪费时间和高昂的延迟成本。

大型企业已深谙模拟之道,与此相关的主要例子有碰撞测试模拟或流动模拟。中型企业在这一领域仍有所保留,这主要是因为中小企业无法满足使用类似技术的要求,这里需要大量的计算机容量,甚至需要在专门的数据中心运行,相关投入往往是这些企业所无法承受的,更不用说在大多数情况下中小型企业还缺乏必要的技术知识。换句话说:许多企业虽然希望从模拟仿真技术中受益,但却不知从何入手。

针对中小型企业的援助之手

援助来自于斯图加特的Sicos BW有限公司,卡尔斯鲁厄理工学院和斯图加特大学于2011年夏天共同创立了这家公司,旨在为企业,尤其是中小型企业提供模拟仿真、高性能计算、大数据和智能数据方面的咨询。由于得到了合作双方以及巴登符腾堡州科学、研究和艺术部(MWK)的大力支持,该公司持中立立场并免费提供服务。来自德国各地、对高性能计算感兴趣的模拟用户可从Sicos BW公司获得有关应用和工具的所有必要信息,模拟仿真专家帮助他们建立一个可行的工作方案,其中包括访问高性能计算机。目标是:企业最终能够独立或通过Sicos BW公司合作网络中的相应合作伙伴将高性能计算机上的模拟仿真集成到产品开发过程中去。

图2 先进的可视化使复杂的模拟仿真变得更容易理解
图2 先进的可视化使复杂的模拟仿真变得更容易理解

除了以能够吸引中小企业且纯粹根据应用制定的价格提供计算容量的大型数据中心外,目前还有许多其他合作伙伴加入进来,包括研究机构、软件制造商和服务商,专门面向行业提供对相应模拟技术进行访问的模拟仿真,在国家和州一级也有各种提供财政补贴的推广计划,此外还有一个关于建立基于网络的平台的欧盟项目“Fortissimo”,该项目旨在让中小企业更加容易地使用高性能计算机进行模拟,从而提高其竞争力,Sicos BW公司可以帮助企业纵览全局并找到合适的方案。

图3 使用流动模拟可以精确计算室内空气的流动
图3 使用流动模拟可以精确计算室内空气的流动

像Optima Pharma这样的中型企业也证明,模拟仿真同样能为中小企业服务。这家企业拥有约550名员工,25年来一直是人类和动物药品无菌灌装技术领域的机械设备开发、设计和建造的专家,Optima Pharma的客户对质量有着很高的要求。

成功的案例指明方向

因此总部位于巴登符腾堡州施韦比施哈尔的这家国际公司越来越多地使用模拟仿真和可视化技术,这种技术让人们认识到洁净室系统中的气流是关键质量因素(避免悬浮颗粒和杂质)并对其进行了优化,由此最大限度地避免了错误规划的风险,加快了规划和调试过程,最终节约了成本。

自1999年以来,斯图加特Recom Services有限公司一直致力于分析问题的计算机辅助研究以及工业炉膛的设计和工艺优化。每次燃料更换和每次设备现代化改造以及整个生产过程中的任何调整与变动都会带来技术风险,可能危及设备的运行安全并提高运营成本。借助Recom专门为工业炉膛设计的3D模拟软件,该公司可在不影响实际操作的情况下,在虚拟中模拟设备生产过程中的燃烧和污染物形成过程。

图4 通过访问高性能计算机,如斯图加特高性能计算中心里的,较小型的企业也能进行模拟仿真
图4 通过访问高性能计算机,如斯图加特高性能计算中心里的,较小型的企业也能进行模拟仿真

第三个例子是Fellbacher Lauer&Weiss有限公司与来自Korb的Bollinger&Ohr UG激光系统技术公司的合作。这两家中型企业的共同目标是借助模拟仿真技术提高生产过程中关键元件的热封工艺质量,他们通过实验来分析一个加热元件的热封过程,并通过模拟实现优化,该元件是用于锡箔封贴的包装设备所必需的,为此他们想知道热封过程中加热元件的热量分布和变形如何影响其疲劳强度,因为加热元件设计的常用方法非常复杂:必须切割一大堆用于分析的试验载体并进行后续测试,在测试后虽然可以得到分析结果,但却无法反映热封过程,也无法回答过程运行为何不够理想的问题,同样情况下,模拟模型则会对此有所帮助,借助模拟可以更好地理解流程,并找到降低成本的方法。

这些成功案例表明,中小企业克服入门障碍、使用模拟仿真技术同样物有所值,由此节约的时间和成本会让中小型企业在市场上更具竞争力。