Isight的起源與發(fā)展

2016-10-24 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

20世紀(jì)80年代以來(lái),從系統(tǒng)工程角度將“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)”應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)成為新趨勢(shì)?！坝?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化”最初被稱為“過程集成和設(shè)計(jì)優(yōu)化”(PIDO,Process Integration & DesignOptimization),是繼計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)之后的又一大技術(shù)進(jìn)步,是一種通過綜合使用數(shù)值仿真技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、統(tǒng)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能和質(zhì)量改進(jìn)的方法。

CAO(Computer Aided Optimization)技術(shù)是推動(dòng)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理論和應(yīng)用發(fā)展的支撐技術(shù),其適用于廣泛的工程領(lǐng)域,能夠滿足用戶的設(shè)計(jì)優(yōu)化需求,融合多種優(yōu)化探索策略(試驗(yàn)設(shè)計(jì)、全局和梯度優(yōu)化算法、多目標(biāo)優(yōu)化方法等),提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量,同時(shí)將設(shè)計(jì)仿真流程集成自動(dòng)化,大大縮短產(chǎn)品的研制周期。

在各種計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化軟件中,Isight是最具代表性的。Isight在20世紀(jì)80年代由唐兆成博士發(fā)明,彼時(shí)他在美國(guó)通用電氣公司(GE)參與播音777的GE90渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在項(xiàng)目初期,十多名來(lái)自不同部門的工程師試圖依靠經(jīng)驗(yàn)、通過手工“試算-評(píng)估-校正”(Trial-and-Error)方法進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)價(jià)涉及上百個(gè)復(fù)雜的專業(yè)仿真程序,優(yōu)化約束和目標(biāo)都極為苛刻,因此花費(fèi)了數(shù)月的時(shí)間,仍未得到理想的解決方案。

唐兆成博士創(chuàng)造性地開發(fā)了一個(gè)開放的軟件框架,集成發(fā)動(dòng)機(jī)多學(xué)科仿真模型和流程,借助優(yōu)化算法自動(dòng)地探索設(shè)計(jì)空間,獲得了燃油消耗率下降1%、質(zhì)量減輕200~250磅的優(yōu)化方案,每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)省成本25萬(wàn)美元。由于GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)計(jì)總銷量為2000臺(tái),因此此項(xiàng)技術(shù)為GE節(jié)省了5億美金的成本。由于Isight將工程師從繁瑣而耗時(shí)的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái),大大提高了設(shè)計(jì)效率,因此被稱為“軟件機(jī)器人(Software Robot)”。

1996年,Engineous Software公司正式成立,致力于Isight推廣,經(jīng)過近30年的不斷發(fā)展,Isight在全世界CAO優(yōu)化軟件市場(chǎng)占有率達(dá)55%(Dartech數(shù)據(jù)),亞太市場(chǎng)占有率達(dá)90%。2007年6月,Isight被Dassault Systèmes收購(gòu),現(xiàn)為Dassault Systèmes公司的旗艦產(chǎn)品。

Isight廣泛應(yīng)用于汽車、動(dòng)力、航空、航天、電子、船舶、兵器等多個(gè)行業(yè)/領(lǐng)域,其典型應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面。

1.汽車行業(yè)

Isight獲得了全球大部分汽車整車和部件研發(fā)機(jī)構(gòu)的青睞,應(yīng)用于幾乎所有汽車性能開發(fā)領(lǐng)域,包括動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和平順性、NVH性能、碰撞安全性、可靠性和耐久性、CFD性能開發(fā)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、CAE模型標(biāo)定、材料加工和成型工藝優(yōu)化等。

2.動(dòng)力行業(yè)

Isight廣泛應(yīng)用于GE、Siemens、P&W、Honeywell、York、UTRC、AVL、Richardo等發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能匹配、進(jìn)排氣系統(tǒng)、渦輪增壓器、葉片氣動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)中。

3.航空航天領(lǐng)域

波音軍機(jī)事業(yè)部(Boeing Military)利用Isight構(gòu)建飛機(jī)總體設(shè)計(jì)平臺(tái)CAVSIM(Conceptual Air Vehicle SIMulation),將飛行器概念設(shè)計(jì)周期從兩個(gè)月減少到四天。在空客A340-600、A400M、Beluga、A322、A380等多種機(jī)型設(shè)計(jì)中,利用Isight減少研制階段成本達(dá)5%,縮短飛機(jī)研制周期30%。

4.光機(jī)電領(lǐng)域

Isight實(shí)現(xiàn)了GE鹵光燈6 Sigma質(zhì)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì),大幅提升了照明亮度和純度,同時(shí)降耗40%。Isight也用于美國(guó)電力電子中心CPES、Visteon、三星、日立等企業(yè)的集成電力電子模塊(IPEM)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、CPU散熱片、陰極射線管(CRT)線圈、液晶顯示器(LCD)電路、ABS系統(tǒng)控制、雷達(dá)設(shè)備、空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

5.船舶領(lǐng)域

Isight用于自治式潛水器、小水線面船的水下浮力部分、船舶推進(jìn)器、艦艇布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、船用蒸汽輪機(jī)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

6.兵器領(lǐng)域

Isight用于巡航導(dǎo)彈優(yōu)化設(shè)計(jì)、超高速電磁炮控制系統(tǒng)優(yōu)化、坦克裝甲車液力變矩器優(yōu)化等。

7.核能領(lǐng)域

Isight可實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)堆換料裝填優(yōu)化、核反應(yīng)堆熱力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化、壓力容器和管道抗震設(shè)計(jì)等。

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