论企业CAE教育培训

作者：上海普信科技有限公司CAE培训实践中心

欢迎访问e展厅 展厅 2 CAE/模拟仿真展厅 通用有限元分析软件, 结构分析软件, 动力学分析软件, 声学分析软件, 板料冲压成形模拟软件, ... 前言 CAE—计算机辅助工程仿真分析技术是产品开发和创新的重要手段，产品设计人员通过CAE软件可以构建数字样机，在产品制造之前，就可以在计算机中模拟产品工作性能、改进和优化设计，以减少耗时巨大且成本昂贵的物理样机制造，大大降低反复的设计和试验循环次数。CAE工程的重要性表现在： 解决设计过程中产品的性能和质量问题： 针对设计过程中遇到的实际性能和质量问题，进行CAE仿真分析，找到产生这些问题的原因和解决这些问题的方法和措施。 为设计人员提供设计改进工具： 设计人员有时很想在结构或其它方面进行一定改进，但由于缺乏计算数据和理论依据，对结构不敢进行较大的改动，通过应用CAE分析工具，尤其是与CAD/CAM/PDM一体化集成性好的工具，可以很方便的指导设计工程师进行设计改进。 减少物理试验的次数，降低试验费用： 通过建立数字样机，在产品概念设计阶段就可进行相关虚拟仿真计算，并在物理样机出来后通过数字样机的改进计算来指导试验，同时，试验结果验证计算模型，通过计算与试验的协同，可以显著的减少试验的次数和保证试验的针对性和有效性。 提升企业产品设计能力： 在CAE分析项目的具体实施过程中，相关技术人员通过掌握软件的使用技术，积累CAE实际工程应用经验，全面提升企业的产品设计能力，运用C3P(CAD/CAM/CAE/PDM)技术，可以完成技术储备，形成核心技术力量，打造高性价比的产品。 市场和竞争的要求不断推动传统设计手段向数字化产品设计方法转变，企业对CAE仿真技术的教育和培训产生了巨大的需求。设计人员要求了解最新仿真技术的状况，掌握各种实用的仿真分析软件；研发部门需要将仿真分析融入产品设计和开发流程，建立企业标准的分析规范。 对CAE软件的掌握除了需要具备一定的有限元基础理论之外，还必须经过实际的案例训练，在数学模型的建立、各种类型问题的处理方法、分析技巧和规范、结果评价等方面的能力的提高尤为重要。在CAE培训课程中将基础理论、工程实践和软件应用有机的结合起来，特别是通过大量的案例实践（Workshop），能够使学员快速提高分析技能。 产品设计开发流程 产品设计包含了概念设计、详细设计和最后设计发布等阶段，而这样三个阶段在不同的设计流程中有不同的实现方式。当然，不同的实现方式，其效率和结果也是不同的。下面的流程图是传统的设计开发流程。 对于传统的设计开发流程而言，其主要实现方式是：工程师在图纸上画图；用计算器计算设计参数；发现问题修改图纸；主要通过样机试验保证新产品的质量。这样的流程，其效率比较低下，造成新产品开发周期长，开发质量没有保证，而且开发成本很高。 随着CAD技术十几年前在中国的推广和普及，工程师设计时大部分已经完成了“甩图板”，转而采用数值模型来进行产品设计过程。但是仅仅是将原来手工做图的工作用CAD软件来代替，虽然从一定程度上提高了效率，但并没有从根本上解决产品设计中的问题，产品设计周期依然漫长。 CAE技术的引入大大改进了传统的设计开发流程。改进的流程见下图。 目前国内的CAE应用水平目前大致处于这个层次，其主要特点是：设计人员在计算机上使用CAD软件完成3D设计造型；在CAD设计过程中使用计算器计算设计参数；CAD模型完成后由分析工程师使用CAE软件进行分析计算；发现问题修改CAD模型；主要通过最后的CAE分析和少量的样机试验保证新产品的质量。与传统的流程相比，采用改进流程后，新产品研制周期有所缩短，产品质量有了很大的保证，而且降低了开发成本。 从国外的CAE应用来看，已经进入了更高的层次。我们称之为应用现代设计方法的开发流程，参见下图。 在这里，CAE分析技术从概念设计阶段就开始介入，并跨越整个设计周期，从而改变了整个设计程序。该流程主要特点是：概念阶段就引入CAE分析；CAD与CAE使用同一模型进行数据交换；发现问题修改CAD模型后CAE模型相应改变；主要通过全程CAE分析和最后的样机试验保证产品质量；最大限度减少了原型样机的数量。企业通过实施现代设计流程，能够显著缩短新产品研发周期，最大限度保证产品可靠性，并大大降低研发成本。 对分析人员的要求 现代设计开发流程将CAD和CAE技术整合在一起，这样就对产品设计和分析人员提出了更高的要求。 对于产品设计人员来说，需要掌握中低端的分析软件，在设计过程中对设计方案进行快速验证。此时的分析对象大多是零部件或子系统，使用的分析功能基本上是静载荷线性分析，计算目的是为了对设计方案进行初步的验证，以避免出现根本不能满足基本工作要求的初始设计，减少模型修改的次数。 而对于专业分析人员来说，在CAE分析能力方面的要求就要高一些，要求能够利用高端的分析优化工具进行复杂问题的模拟分析，使用的分析功能往往涉及到动力、非线性、疲劳、耦合等。 不同层次的产品满足不同层次的客户需求，针对不同的企业使用人群。基础和中端的CAE软件主要由产品设计人员来使用，而高端的CAE产品由于功能强大全面，需要较多的专业知识为基础，主要由专业分析人员使用。 企业现状 目前就国内的CAE应用现状来看，还主要停留在第二个层次的流程应用中，离现代设计流程还有一定的差距。造成这种情况的主要原因有几个： 软件能力问题。虽然CAE软件在国内已经流行了一段时间，但是目前还很难做到将CAD/CAE功能完全整合起来，通过一定量的二次开发来实现流程的自动化难以避免。 应用水平问题。国内CAE应用，不论从普及程度上还是从应用范围上，都和国外的应用水平有很大的差距。一是大多数应用CAE的企业积累不够，而且没有形成一定的分析规范和流程，这造成了不同分析人员对相同产品有不同的认识和结论，从一定程度上限制了CAE的实用性；二是很多企业没有符合要求的专业分析人员和团队，很多分析人员的知识结构并不能满足专业分析的要求。 经验积累问题。CAD/CAE的综合应用，是个系统工程，不是一蹴而就的，需要很长的时间积累。在国外，与CAD/CAE相关的培训和咨询服务比较完善，企业可以借助专业培训及咨询服务借鉴成熟的分析经验，快速培养企业自身的分析能力。另外，现代设计流程需要在产品设计人员中普及CAE知识，更加有效地发挥出现有CAE软件的作用。 普信CAE培训与实践 普信在长期的工程服务实践中，积累了丰富的产品设计和仿真分析经验。我们所设计的CAE培训课程将基础理论、工程实际和软件应用有机的结合起来，学员可以根据各自的情况选择课程组合和工程项目实践（Workshop），在较短的时间内较好地掌握CAE基本理论和实际技能，从而快速地将培训成果付诸实践。 我们将培训课程定义为五个类别，每个类别针对不同的层面和需求，用户也可以根据自身的特点进行选择和组合。 I． 基础理论类（BAS）课程。从某种程度上来说，CAE就是将复杂深奥的理论知识与丰富广泛的工程实践联系起来的一门“艺术”。要成为优秀的分析人员，理论知识上的修养和实践经验的积累都是不可或缺的。正确的途径应该是，从理论入手，在了解必要理论知识的基础上，进一步结合工程实际问题，才能不断的提高分析水平，完善分析能力。与CAE相关的知识多而且深，让工程人员完全掌握这些知识是不可能也是不必要的。本类课程立足工程实际应用，从相关知识库中提取最直接最重要的知识点加以讲解，深入浅出，便于理解，能够在最短的时间内使工程人员具备成为优秀CAE分析人员的基本理论要求。 II． 应用技巧类（TIP）课程。CAE分析流程中有一些关键环节，如模型输入，网格划分，模型装配，以及特殊分析功能的特殊技巧等。这些环节都有各自的特点和处理方法，能否正确完成这些关键环节直接影响到分析结果和分析效率。本类课程将不同CAE模型特点和不同CAE软件处理方法的共性提取出来，在更高层次上论述这些关键环节上的关键技术技巧，从而避免用户在遇到这些实际问题时无从下手，甚至得到错误的分析结果。 III． 软件运用类（OPR）课程。CAE软件是实现用户分析要求的窗口。要用好一个软件，首先要对软件主要操作了解并熟悉，其次要掌握与这些操作相关的特点和应用背景。本类课程从软件的基本界面入手，对主要软件操作进行详细的讲解，比较各操作的不同之处和各功能的应用背景，尽量将软件操作和实践知识结合起来，使得用户不仅仅会操作软件，而且掌握在实际分析中应该如何使用软件去达到需要的分析目的。 IV． 项目体验类（EXP）课程。每个工程项目都有各自的独特性和复杂性。不同的分析要求将直接决定CAE分析的方方面面，包括功能选择，模型简化方案，网格处理方式，重点区域选择，结果分析与提取等，都会因为不同的项目背景而不同，而这也正是CAE分析的难点和魅力所在。本类课程全部以工程实例为背景，学员可以在学习中了解整个项目的运行过程，从项目背景和分析目的，到模型的处理技巧，直至最终的结果解析，配合讲解整个流程中考虑的重点和关键环节，使得学员感受真正的分析过程体验，从而大幅提升学员处理实际问题的能力，并为类似项目的分析计算提供直接的指南。 V． 行业专题类（TOP）课程。对于CAE应用比较成熟的行业，多年的实际应用已经形成了一整套分析规范。掌握和使用这些国际分析规范能够极大的提高企业分析问题，解决问题的能力。本类课程针对行业，特别邀请行业知名国内外专家进行专题讲解。不论从讲座内容，教师水平，还是从针对性和实践性来讲，本类课程对企业来说都有着非常可观的实用价值。 另外，针对有着共同需求的大量客户，普信还定制了套餐类课程，按照用户要求对上述课程进行了优化组合。例如快速启动（Quick-Start）套餐，其面向对象是希望迅速入门，并达到一定CAE分析水平的用户。根据用户实际分析需求有重点的讲解相关内容，并对培训课程做一定程度的组织，目的在于为企业培养具备初步独立分析能力的人员。再如快速提高（Quick-Enhancement）套餐，其面向对象是有CAE应用经验，但对于关键技术没有掌握，无法发挥软件应有效率的企业用户。根据用户实际分析需求有重点的讲解相关内容，并对培训课程做一定程度的组织，目的在于快速提高企业的CAE应用水平。 关于普信 普信秉承“普及技能，严谨守信”的业务信条，作为国内著名的工程服务商，我们坚持开放和中立的合作原则与国内外一流的软件商和咨询服务机构进行广泛的合作。普信根据客户的需求推荐和实施最适合的解决方案，另一方面，我们希望通过本地化，客户化，专业化和集成化的服务有效地向客户转移技术和价值，保证客户的投资能够产生最大化的效益。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/9/2007)