仿真软件的工程验证和评价指标

1年前 (2024-08-02) 阅读数 317 #综合

仿真世界 数智未来  






安世亚太作为国内CAE仿真软件行业领军企业,在二十余年的服务客户过程中,形成了深厚的技术积累,我们期望通过《自主之路》,和行业同仁们共交流,促发展,为国产工业软件的腾飞贡献自己的力量。

与其他工业软件最大的不同是,仿真软件需要大量的工程化验证写几万行代码,开发出第一套仿真软件其实并不难,难的是这套软件是不是经得住实际工程的考验。软件的评测,内行看门道,外行看热闹。外行喜欢看的往往是软件功能,内行则会钻到深处看性能,底层的算法和引擎决定了软件有多硬核,而它们则需要长时间大量的工程化验证方堪大用。 


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过去企业一般有两种方法进行工程化验证,一是试验方法,二是用户现场工程应用。不论哪种方法都需要投入大量时间和资金现阶段,这两个途径在中国仿真软件公司都不具备可行性: 

首先,国内仿真开发商没有充足的经费进行试验验证;
其次,即使资金花得起,时间也等不起,开发商现在没有时间等待用户的使用反馈;
第三,新软件用户基数小,反馈数量少,不足以支持工程化验证。 

所以一家新创的仿真公司或新开发的仿真软件,在工程化验证方面往往都是大弱项。因此,只会等待试验验证和工程应用反馈的人,基本都冻毙于风雪,走到终点的可能性基本上为零。于是,我们提出了另外一套切实可行的国内的验证方法——用过去的案例验证今天的产品。

我们过去积累各个行业大量的工程案例,形成了拥有上万案例的工程案例库(图1)。案例库的数据经由国外软件应用实践而来,并通过用户试验及工程结果进行过验证,结果确认可靠。现在,每当开发出新的功能或模块,把过去的案例调出,相同的问题,用同样的模型,在新功能或新模块中重新计算一次。与案例库结果进行比对,结果偏差不大则认为新的功能或模块可行,结果偏差较大,则继续优化。利用这个案例库进行工程验证,节约了大量的时间和经费,相当于用过去的时间置换未来的时间,过去曾经投入资源和经费置换未来的资源投入和经费。

图1工程验证的基础:上万例的仿真实践案例

通常,离散的工业品或离散场景不足以验证仿真软件的完整功能。所以,工程化验证需要考虑场景覆盖性,通常需要用系列化的工业品及其子系统进行完整验证,称为系统性验证。我们的工程案例库中,除了案例数量多外,还依据这些案例整理了系列化工业品和子系统的仿真经验、标准和解决方案,总数达到上百个系列,可以解决验证场景的覆盖度问题。

当然,工程化验证并不能替代另外两项验证:解析解验证标准工程Benchmark)验证。 

如果结构简单,简单杆、简单梁、平板、球壳、正四面体、六面体等,基础理论,譬如固体力学、流体力学、电磁学、化学等,可以在这些结构上直接获得理论解,这种解称为解析解。我们准备了包含大量解析解的案例库,对软件可以进行批量自动验证。

为了有效推动仿真软件在工程中获得标准化验证和对比,有一些非营利机构(譬如NAFEMS: National Agency for Finite Element Methods and Standards)提供了标准验证案例库(Benchmark),可以用来对仿真软件进行标准的工程化验证。 

某些情况下,特别是政府或非营利机构主导的项目中,往往需要对软件进行对比评价。一款仿真软件应该从哪些方面来评价,需要一套指标体系。为此,我们设计了如表1所示的评价指标,分享给产业界。通常来说,我们建议将目标市场的需求(刚需)作为对标对象,利用此指标体系与之进行对比来获得评价。但也可以用于在不同软件之间进行比较,其中一个软件作为对标软件,另一个或几个软件作为评测软件,以获得软件之间的比较分析。

表1 通用CAE软件评价指标


在二十余年服务客户的过程中,安世亚太形成了深厚的技术积累、完整的自主CAE软件和研发平台体系,具有上万例仿真应用实际案例,5000+家高端制造业客户。我们期望通过《自主之路》,和行业同仁们共交流、促发展,让仿真变成生产力,为国产工业软件的腾飞贡献自己的力量


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