1、Engineer Innovation with Digital Twin 利用数字化双胞胎实现产品创新世界在变世界在变化化从单一从单一机机械产械产品品到到集成集成机机械械，电，电子子，软，软件件的的 智能系统智能系统从限定从限定的的选择到选择到大批大批量量定定制和制和个个性化性化从已知从已知的的材料材料和生和生产方法到产方法到 复复合材料，合材料，革革新的新的生生产方产方法法从互联从互联网网到到系系统的系统统的系统和和物联网物联网时间时间- -质量质量- -成本成本公司必须改变他们的工程实践，公司必须改变他们的工程实践，否则否则将面临被淘汰的风险将面临被淘汰的风险Page 4如何应如何应对对
2、这些挑战？这些挑战？Page 5利用综合数字化双胞利用综合数字化双胞胎胎实现数字化转实现数字化转型型运营运营产品产品生产生产综综合数字合数字化化双胞胎双胞胎基于数字化基于数字化双双胞胞胎胎重塑产品性能工重塑产品性能工程程粗略粗略近似近似真实真实脱节脱节可控可控集成集成单一单一自动自动智能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新LMS Virtual.Lab LMS Samtech NX CAENX NastranSimcenter 3DSimcenter PortfolioCapabilitySpeedUsabilityPreScan,M
3、adymo,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“我们只能在西门我们只能在西门子子SP260D电机中开发电机中开发如如此巨此巨大大的功的功率率密密度度5.25.2千千瓦瓦/ /千克千克，因为因为我我们们从从 一开始就基于集成的一开始就基于集成的Simcenter性能性能仿仿
4、真套真套件件开展开展了了这项这项工工作作。”Dr. Frank Anton, Head of eAircraft 在只有在只有少少量数量数据可据可用时进用时进行行快速快速的设计的设计 空间探索空间探索 虚拟整虚拟整合合：在：在制造制造之前进之前进行行飞飞行行 在发送在发送给给供应供应商之商之前进行前进行系系统统规规验证验证用用于颠于颠覆覆性创新性创新的的集成集成多多层次方法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多尺度和和多领多领域的域的系统选型系统选型耦合系耦合系统统和和3D3D的的飞飞行模拟行模拟Page 9SimcenterTM PortfolioFutu
5、re 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Page 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+多多物理物理场场 性性能能模模拟拟NX CADSimcenter AmesimR&R热-机械耦合性能工程热热- -结结构构耦耦合分合分析析设设计工计工具具与与仿仿真真 工工具一具一体体化化整整机动机动力力学学模模型型整整机热机热分分析析模模型型叶片叶片- -机匣间隙的综合分析机匣间隙的综合分析完整、一致的
6、整机模型完整、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系统仿统仿真真与与三三维维多多体动体动力力学学仿仿真真相相结合结合真真实准实准确确的的全全要要素素模型模型，包包含含柔柔性性机构机构、 吸吸振系振系统统、作作动动系系统和统和轮轮胎胎实实施高施高效效的的仿仿真真工工作流程作流程联联合仿合仿真真模模型型起起落架落架装装配配体体“加快加快研研发发进进程程， 至至少节少节省省30%30%的研的研 发发周期周期”Simcenter 3DSimcenter Ame
7、simPage 14Ford实现冷却系统、能耗的最佳匹配实现冷却系统性能目标，并满足系统能实现冷却系统性能目标，并满足系统能耗耗/ /经济性需求经济性需求油箱顶部温度油箱顶部温度车辆阻力，冷却液质车辆阻力，冷却液质 量流量量流量2 21 1TeamcenterPage 15为为了能了能量量管管理理 的的子系子系统统与与系系 统统之之间间的的平平衡衡Simcenter STAR-CCM+Simcenter AmesimAUTO OEMs虚实结合的系统在环测试通过驾驶员通过驾驶员/ /车辆在环方法实现验证工作的提前车辆在环方法实现验证工作的提前系统仿真系统仿真3D3D 多体动多体动力力学学交通环境
8、交通环境实时实时“Digital Twin”虚虚拟和拟和现现实实的的结结合合通通过系过系统统在在环环方方 法法前置前置测测试试负负荷荷Simcenter EngineeringSimcenter AmesimSimcenter 3DSimcenter PrescanPage 16Airbus通过飞机地面共振试验支持适航认证帮帮助客助客户户大大幅幅提提高高 飞飞机地机地面面共共振振试试验验（GVTGVT）效效率率A350-900A350-900机型机型: :GVTGVT试试验验时时间间从过从过去去1 1个月缩个月缩短短至至9 9天天A350-1000机型机型: :GVTGVT试验时试验时间间从过
9、从过 去去1 1个月缩个月缩短短至至2 2天天Simcenter EngineeringSimcenter TestPage 17AUTO OEMs多属性平衡及优化兼顾车身刚度、操稳、耐久以及碰撞安全性能的车身减重优化兼顾车身刚度、操稳、耐久以及碰撞安全性能的车身减重优化在保持车辆在保持车辆的的车车 身刚度、操身刚度、操稳稳、 耐久以及碰耐久以及碰撞撞安安 全全等性等性能能的同时的同时， 最最小化小化车车身重量身重量， 以获取更佳以获取更佳的的动动 力性和更低力性和更低的的制制 造造成成本本目标减重（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BAS
10、ELINE 多目标多目标 优化优化Simcenter Data ManagementSimcenter Engineering平平衡车衡车辆辆各各项项性能性能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为整车动力系统开发进行油耗指标分解整整车测车测试试仿真仿真 物理模型 控制 多级复杂度 多学科通通过过整整车车能能量量管管理理 优优化实化实现现 7% 7% 的油的油 耗耗降低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
11、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 jetscooling holescross flow提提高燃高燃气气轮轮机机效效 率率和可和可靠靠性性自动过程自动过程NX CAD 中进行参
12、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 Kusterer, B&B-AGEMASimcenter STAR-CCM+HEEDSNX CA
13、DPage 21Daimler通过风洞试验、结合仿真优化风噪性能风风洞试洞试验验测测试试结结果果 与与流体流体、3D3D声声学学仿仿 真真工具工具的的结结合合，帮帮 助助客户客户更更高高效效的的改改 善善汽车汽车风风噪噪性性能能风洞风洞测试测试 (Simcenter Test)高度自动化的测试方案极速完高度自动化的测试方案极速完成成100 100 个个麦克麦克风风以以上上规规模模的声的声学学测测试试与与分分析析联联接内场接内场与与外场外场测测试结试结果果，识别识别外外部部 噪噪声声源源仿真仿真(Simcenter STAR-CCM+) - -试试验比较验比较Simcenter 3DSimcen
14、ter STAR-CCM+Simcenter TestPage 22SimcenterTM 创成式工程创成式工程通过组合优化生成最优的 (H)EV 动力系统架构动动力系力系统统构构架架 优优化化Simcenter AmesimSimcenter EngineeringPage 23SimcenterTM 创成式工程创成式工程通过拓扑优化进行部件设计部部件的件的创创成式成式设计设计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设计 仿真仿真制制造一造一体体化化 工工业经验业经验工工业
15、化业化应应用用端端到端到端的的解解决决方方案案数据关联数据关联 & &迭代优化迭代优化Simcenter 3DNX CAD/AM/CAMPage 25STAR-VRSTAR-CCM+中的虚拟现实技术利利用虚用虚拟拟现现实实深深 入入研究研究及及创创新新Simcenter 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实现互联的实现互联的“数字化双胞胎数字化双胞胎”云云与物与物联联网网帮帮助助 实实现互现互联联的的数数字字 化化双双胞胞胎胎Simcenter STAR-CCM+Simc
16、enter 3DSimcenter AmesimSimcenter EngineeringSimcenter TestPage 28数据与流程管理数据与流程管理系系统仿统仿真真模模型型管管理理连接系连接系统统架构架构和需和需求管理求管理包包括闭括闭环环验验证证和和确确3D3D仿仿真真模型模型管管理理连接设连接设计计需求和需求和CADCAD试试验模验模型型管管理理需求验需求验证证闭环闭环Teamcenter: 确保信息的连续性与多领域的可追溯性确保信息的连续性与多领域的可追溯性提提高协高协调调效效率率 通通过过PLMPLM生生态系统态系统实实现现协同协同创创新新TeamcenterTestSys
17、temCAE数数据据 管理管理Page 29流程流程管理管理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 30102,000102,000 核并核并行行 - - 新的世界纪录新的世界纪录SimcenterSTAR-CCM+20152015 CFD计算计算最高并行纪录最高并行纪录2020亿亿网网格计算格计算效效率率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美国国家计算机安全协会：CD-a
18、dapco的的STAR-CCM+ 在在Blue Waters上创造上创造102,000核并行的最新世界纪录核并行的最新世界纪录Page 31工程服工程服务务和技术支和技术支持持确保客户的成确保客户的成功功Simcenter支持支持门户门户Simcenter EngineeringCustomer Support经经济性济性开开发发 动动力性力性开开发发NVHNVH开发开发 耐耐久性久性能能开开发发 控控制策制策略略研研发发ECUECU研发研发 功功能安能安全全咨咨询询V&V&V V测试测试CFCFD D咨询咨询合作创新合作创新Page 32解解决问决问题题 共共同同研研发发 技技术转术转让让工
19、工程流程流程程转型转型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.”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飞行模拟拟器的器的实时实时模型模型液压系液压系统统动态动态分分析析从部件从部件/ /系系统统工程工程到到实时仿真实时仿真缩缩短液短液压压系系统统优优化
20、化 周周期为期为原原来来的的1/31/3减减少原少原型型样样机机的的成成 本本为原为原来来的的1/41/4避避免交免交付付延延迟迟惩惩罚罚Simcenter EngineeringSimcenterAmesimPage 33Hyundai Motor Company优化HEV性能“By pre-defining major calibration values using HiL simulation, we were able to reducethe number of actual vehicle tests by 40 percent.”Bang Jae-Sung, Ph.D., Se
21、nior Engineer R&D Center优化综优化综合合性能性能实实施施基基于于仿仿真真的方的方法法& &减减少少物物理理测试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验证减减少少4040% %的的实实 车车测试测试Simcenter EngineeringSimcenter AmesimPage 34Becker Marine Systems每年节省5亿美元“The success of the Becker Mewis Duct depends almost entirely on the CFD process that we use to define
22、 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探探索索 4040 个个设设计计参参数数，包括管包括管道道长度长度和直和直径径计计算算船船体体和和螺螺旋桨旋桨周周围围的的流流场场6 6 周内周内节节约燃料约燃料 4.5%4.5%6 6周周内内节节约约燃燃料料4.5%4.5%每每艘船艘船每每年年节节约约5050万万美美元元安
23、安装装到到1000+1000+船上船上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-Y-工况工况下下能量能量分分析析通过虚通过虚拟拟传感
24、传感器估器估计装载计装载机机铲斗铲斗 载荷载荷物物理理测测试试和和虚虚拟传拟传感感器器测量测量通通过虚过虚拟拟的的铲铲斗斗载载 荷荷测量测量，效效率率有有了了 显显著的著的提提高高设设计评计评估估由由原原来来的的1 1 到到2 2周周缩缩短短为为1 1天天减减少物少物理理测测试试次次数数Simcenter TestSimcenter AmesimPage 36实现最前沿的产品创新实现最前沿的产品创新自动驾驶系统的开发及测试通通过集过集中中的的原原始始数数 据据融合融合以以及及直直接接的的 实实时感时感知知，满满足足 SAE Level 5自动自动 驾驾驶车驶车辆辆的的要要求求HEEDS 设计探
25、索设计探索PreScan 虚拟传感器虚拟传感器图图像像生成生成，支持支持部部分分的的物理物理测测试试DRS360 基于多传感基于多传感器数器数据据的融的融合合（激激光雷光雷达达、摄、摄像像头头等等），），通通过机过机器器学学习习实现实现交交通元通元素素的的 自自动识动识别别和和分分类类Simcenter EngineeringSimcenter PrescanSimcenter DRS360HEEDSPage 37实现最前沿的产品创新实现最前沿的产品创新自动驾驶系统的仿真在在自动自动驾驾驶驶系系统统 的的V V& &V V流流程程中增中增加加 仿仿真真的的真真实实度度耦合乘员和车辆动力学建模的
26、自动驾驶控制仿真耦合乘员和车辆动力学建模的自动驾驶控制仿真大规模大规模HPC实时实时Simcenter AmesimSimcenter MadymoSimcenter Pre-ScanPage 38实现最前沿的产品创新实现最前沿的产品创新自动驾驶系统的验证通通过仿过仿真真、实实验验室室 测测试以试以及及路路面面测测试试 的的结合结合来来进进行行自自动动 驾驾驶系驶系统统的的研研发发和和 验证验证Simcenter EngineeringPage 39SimcenterTM Portfolio实现产品创新高效缩短研发周期探索产生创新设计连续推进企业协同真实增强决策信心更好的产品质量更多的创新方案更快的市场响应更低的研发成本更短的投放时间Page 40P A G E 43THANKS
