工业仿真软件赋能智能制造与低碳发展

文章来源: 中国能源网王海霞2023-09-18 10:36

工业仿真软件是衡量一个国家工业制造水平的重要指标，被誉为数字化时代工业的“大脑和神经”。在制造业向智能化转型的过程中，工业仿真软件广泛应用于工业生产的各个环节。能源装备制造业作为关系国家能源安全的核心产业，与仿真技术的深度融合会促进整个能源装备产业链的高质量发展。

9月7—8日，由青岛市工信局、机械工业信息研究院、青岛市高新区管委指导，海克斯康主办的工业仿真软件技术峰会于青岛举行。会议汇聚行业知名专家学者及来自航空航天、能源、汽车等行业1000余代表参加，分享与探讨工业仿真软件前沿技术及数字化转型的实践成果。

中美两国院士揭示行业趋势

工业仿真软件技术峰会上，中国工程院院士、浙江大学教授谭建荣指出：“制造业要实现高质量发展，就要推广智能制造，使制造业向数字化、网络化、智能化的方向发展。在这个过程中，一定要创新设计为牵引，如果离开创新设计，有些企业的‘智能制造’可能只是变成新一轮的产能扩张，我们要在研发、设计、创新方面多下功夫，才能真正生产出迭代的产品。”

谭建荣强调，要加快数字化转型，必须在“智能制造+创新设计”“智能制造+工艺提升”“智能制造+强化质量”“智能制造+延伸服务”“智能制造+拓展市场”五个方面下功夫，以数字技术赋能制造业高质量发展。

峰会上，美国国家工程院院士、海克斯康工业软件全球首席技术官Bruce Engelmann介绍了全球仿真技术发展的五大趋势：一是多物理分析的性能提升；二是基于物理建模的机器学习与人工智能的融合；三是将设计中的仿真成功带入制造领域；四是通过数据和仿真连接设计和制造；五是智能数字现实。

在Bruce的分享中，锂电池的制造与检测、新能源汽车、风电等能源行业相关的仿真技术被多次提及。他还指出，随着高性能计算普及，运行模型越来越大、越来越保真，以及AI技术的全面介入，工业仿真软件市场将延续其数量级增长态势。

工业仿真软件助力能源行业高质量发展

具体到工业仿真软件与能源领域结合的案例，海克斯康工业软件事业群设计与工程副总经理张冰冰认为，目前工业仿真软件在某些领域已经跨入“无人区”，没有成熟的参照了。他以风电行业为例，进一步解释：“比如在迅速发展的风机叶片、轴承设计等领域，在全球范围内都已经找不到参照系了，这时，工业仿真软件在风电行业迭代过程中给予的技术支撑作用日益凸显。”

“技术迭代的速度不断加快，风力涡轮机设计开发、风电传动链设计、风电机组安装等环节都需要与仿真技术深度融合，进而最大限度地提高涡轮机叶片的能量捕获，并尽量减少转换过程中的能量损失。通过航空声学和振动声学模拟，可以提高风力涡轮机的声学性能，最大限度地提高部件的使用寿命。”张冰冰表示。

实际上，风电设备制造是为数不多的兼具百米大尺寸与超高精密度齿轮的行业类型。风机大型化已成为近些年各大风机厂家追逐的趋势之一，风机功率持续增大也就意味着叶片尺寸越来越大，国内自主研发的海上风电叶片已经进入“百米级时代”。

对此，中车时代新材技术专家卜继玲在峰会上表示，风机叶片动辄100多米，运转过程中涉及叶片位移、流体结构、高分子材料、电磁等多维度、多尺度的影响因素。前端叶片复合材料方面，需要做原子层面、纳米级的仿真；到产品端，需要对百米级的风机叶片和整个风机的效果进行多尺度仿真。

据Bruce介绍，针对大型风机的叶片制造环节，海克斯康有Digimat多尺度材料和结构集成分析平台，可以覆盖叶片制造行业从纳米级的复合材料到百米长的成品的端到端仿真。

海克斯康工业软件事业群设计与工程首席技术官、北京航空航天大学博士徐明表示，现在市场上需要什么产品，我们从需求设计伊始就开始跟进，能够进行全生命周期的模拟仿真，实现主动设计、导向设计和优化设计。

“国际化+本地化”战略

据介绍，海克斯康不仅可以为风光氢储等细分清洁能源领域提供针对性的仿真解决方案，还已经在赋能中国数以万计的智能制造企业，走上了低碳节能的可持续发展道路。

徐工集团项目经理、高级工程师胡宇分享了自己工作中应用仿真工业软件的经验。他表示，矿用卡车是徐工集团生产的一个重要车型，矿用卡车一般都在工况非常恶劣的露天矿上使用，矿上的路面非常恶劣。以往的做法是，先将矿用卡车设计、生产出来，再推向市场，根据市场反馈对车辆进行修改和优化。工业仿真软件的应用给矿用卡车的设计和生产带来了重大变革。

胡宇称，通过使用海克斯康的Roadmap虚拟路面技术，对实际矿山路面进行全面激光扫描，然后结合动力学模型，对车辆的行驶性能、部件震动、噪声、抗疲劳等环节进行分析。“现在我们用工业仿真技术可大大缩短来回修改的时间，节省时间和资源。”

海克斯康制造智能商务运营事业群总经理詹亚南介绍了海克斯康中国推出的 Glocal 战略，即“国际化+本地化”战略，致力于引进世界顶级的先进制造技术，将海克斯康集团的技术引入国内，落地本土化，更好赋能中国企业。

詹亚南同时也指出，国际主流的工业仿真软件均诞生于工业实际应用场景的需求，往往是通过不断使用试错来迭代升级的，经过数十年的沉淀，才能达到国际领先水平。更主要的是，工业仿真软件的开发设计需要数学、力学、计算机等多学科的交叉应用，能否培养出工业软件急缺的复合型人才，也将影响这个行业的发展速度。