MSC：让仿真技术走出“高大上”

　　火星科学实验室是一项机器人空间探测任务，于2012年8月5日实现了火星探测车好奇号在火星上的盖尔火山口（Gale Crater）成功着陆。空中起重机的着陆顺序要求探测车在下降时从收起的飞行形态转为着陆形态，从下降段开始放下车轮。在最后的进入、下降及空中起重机着陆阶段，由于其复杂性以及无法从地球上进行人工干预，因此被NASA的工程师们称作“惊险7分钟”。

　　MSC大中华区总经理刘宏宇介绍说，由于的工程师们无法在地球上对大部分关键任务进行测试，因此须依靠仿真来为该任务设计大部分关键硬件和控制序列。仿真结果的精确性和缜密性帮助探测车成功而准确地踏上了这颗红色的星球。而这就是用MSC软件在电脑上模拟出来的。

　　其实，仿真软件不仅应用在航天、航空、飞船、船舶、汽车等大型产品上，它跟我们的生活也是息息相关的。

　　从“高大上”到“平民化”

　　市场是在不停变化的，客户的需求起着决定性作用，低端产品走向高端市场，其困难程度可想而知了，但高端产品走向低端市场是很简单的，MSC的实践证明了这一点。

　　刘宏宇介绍说，MSC以前一直被用于对一些高科技的或者比较复杂的一些产品进行分析，近几年，公司战略做了一些调整，针对不同厂家对仿真的要求不同，如小的厂家对仿真需求要低一些，MSC有相应的产品来满足。比如提供一些具有基本模块的仿真工具，如对轮胎、传动链有专门的模块，仿真跟我们的生活联系非常紧密，MSC特别希望越来越多的受众去了解仿真，认识仿真带来的实质性的变化，其实现在MSC已经在走”平民化”路线。

　　生物学方面的应用：模拟人体运动、心脏支架等等，生物医学方面会有很多应用。

　　汽车方面的应用：印度的TATA是MSC一个长期的客户，应用真模拟软件设计2000美金以下的车，外形相当美观。

　　家用电器：TTI（电钻电锤）是一家规模相当大的家用工具集团，比如一个小小的电锤，它就用了5种仿真软件去做。涉及的仿真有机械、热、震动、跌落分析以及耐久分析。

　　扫地机：现在很流行的一款家用产品，利用仿真很容易了解机器人的工作路径，解决了原来要在机器上安装摄像头来了解清扫次数和清扫面积的问题，大大降低了实验成本、环节，包括时间。

　　洗衣机：目前在洗衣机行业如何有效的减轻滚筒的震动并且降低噪音是受到广泛关注的问题，利用专业的软件可以将弹簧的刚度和阻尼参数化，从而快速的解决以上两种问题。

　　仿真技术三要素：系统、部件、材料

　　在刘宏宇看来，从仿真的发展来看，方法没有变，满足需求的目的没有变，但需求在变。现在的仿真不同以往，已经精确到三维模型的任何一个细节，材料工程将是未来仿真技术发展的重要方向。任何产品创新都离不开与之匹配的材料工程技术，这正是MSC提出“系统—部件—材料”仿真新战略的重要出发点。

　　材料，特别是复合材料对制造业创新、经济发展的影响和技术导向性，也许出乎了很多人的预料，且尚未受到足够的商业认知和应用的重视。但是，透过近年来的经济竞争和环境挑战的态势却由此可见一斑。

　　有数据显示，在航空行业，欧洲航空研究咨询委员会(ACARE)针对环境保护明确提出未来发展的各项指标和要求：燃油消耗和CO2排放降低75%、氮氧化物排放降低90%、可感知的外部噪声降低65%。上述越来越严苛的指标要求，在产品设计过程中，一方面要平衡材料的性能高低、品种价格高低，另一方面要达到设计的要求，满足产品性能、环保、安全、合规的要求，因此，合理地分析选择材料，对产品设计工程师提出了更高的要求，具有极大的挑战性。

　　产品研发工程分析，系统、部件、材料循环往复迭代，材料性能的分析将成为产品全生命周期中一个重要的组成部分。由此，仿真分析的理念也将发生革命性变化。

　　仿真不是万能的

　　仿真与真实世界永远存在着差异，刘宏宇分析说，导致这种差异原因主要有两点，第一是边界条件，在仿真模拟的时候，边界条件的真实性对结果的影响起着重要作用；第二是材料性能的属性，材料的变化直接导致结果千变万化。因为仿真的结果不是一个因素能导致的，所以仿真模拟的结果跟现实总会有一些偏差，而仿真专家们要做的就是尽量去追寻一致。

　　刘宏宇特别强调，希望大家不要忘记仿真的本质是什么，它的本质就是模似现实的世界。模似实现的世界，我觉得无非是一个深度的问题，一个广度的问题。深度就是在同一个学科里面，我可以计算的可精准更快，在广度上，则是模似不同的环境，模似不同的物理场，不同的学科综合的分析能力背景资料，这个本质是不会变的。

　　【延伸阅读】

　　“加式制造改变世界”

　　以3D打印技术为核心手段的加式制造（Additive Manufacturing），被许多人认为是一项将要改变世界的“破坏性”新技术，已引起全球性的关注。加式制造是相对于减式制造而言的，两者过去都不是严格意义下的制造专业术语。

　　所谓减式制造，即通过模具、车铣等机械加工技术与工具将原材料转化成产品的工艺过程与设备的总称，其特征为利用缩削、减少材料来生产部件。而近十年来，随着快速成型、快速制造、3D打印等技术的成熟与普及，加式制造已成为日益风行的制造专业术语。与减式制造相反，加式制造的主要特征就是利用逐层增加材料的方式生产各种产品，无须模具，因此也被称为无形制造技术（FreeformFabrication，简称FF或FFF）。

　　2012年3月，英国《经济学人》杂志以“第三次工业革命”为主题，声称3D打印技术即将引发新一轮“工业革命”浪潮，并认为生产制造将从大型、复杂、昂贵的传统工业过程中分离出来，凡是能接上电源的任何计算机都能够成为灵巧的生产工厂；人类将以新的方式合作进行生产制造，制造过程与管理模式将发生深刻变革，目前的制造格局必将被打破。

　　本刊记者 冯宗智