引言
科学技术的飞速发展，带来产品复杂程度的大幅提升，如汽车、飞机、船舶等都属于大型复杂产品。其研发过程具有涉及专业学科广泛、流程复杂、任务繁多等特点。于是，工程师在研发过程中，常常遇到这样的问题：设计、分析工具繁多而接口不一，无法获得综合信息进行优化设计，且设计任务变更频繁，需不断修改仿真分析模型，修改模型的时间甚至比重新建模的时间更长，大量重复性工作耗费人工且容易引入错误，而优秀经验却无法固化和传承。如何解决研发过程中遇到的令工程师头疼不已的问题呢，多学科协同设计仿真技术的出现给出了答案。
多学科协同设计仿真技术
随着物理样机成本的不断攀升，以及虚拟样机成本的不断下降，虚拟产品开发已被制造业广泛采用，设计过程对仿真的依赖程度越来越高。且随着客户需求的不断提升，产品设计涉及到的各个学科的深度与广度也在不断扩展，各学科内部也呈现不断细分的趋势，于是学科间的耦合关系变得越来越复杂。
以汽车研发为例，各设计部门与专业科室分别负责不同总成与功能的研发，应用不同专业的设计/分析软件进行单学科设计分析与优化。而汽车总体设计则由整车集成部门负责，对多个学科之间的耦合关系进行分析，最终优化出整体设计方案。
图1 汽车总体设计
更具体的说，如汽车总体设计涉及发动机、传动、悬架、气动、结构、控制等多个学科的耦合分析，牵一发而动全身。发动机改变需要合适的传动系统来匹配，而传动系统改变需要整车结构做出适应性改变，结构改变又会影响整车重量和悬架系统的设计，结构外形还会影响气动阻力大小，这些改变都需要在控制系统设计中予以考虑。
因此，不但需要汽车总体设计部门在研发前期进行多学科全局协调，还需要不同专业的工程师在研发过程中及时协同，以避免大量不必要的重复工作，并通过提高仿真过程的自动化程度，使仿真流程规范化，进而减少工程师的工作量。为此，设计分析软件不但需要实现多学科软件之间的集成，还需要解决多学科之间的耦合问题。故而，复杂产品在研发过程中，迫切需要多学科协同设计仿真软件，以提升多学科联合仿真的效率与质量。
多学科协同设计仿真的解决方案
针对复杂产品的设计研发，上海索辰信息科技有限公司打造了一款软件产品——EMT多学科协同设计仿真软件，能够广泛集成市场上各专业学科主流仿真软件与客户自研软件程序，旨在为不同专业仿真工程师提供统一的设计仿真环境。
图2 EMT多学科协同设计仿真软件
通过多维度建模技术与标签技术，使CAE建模工作不再依赖于几何，可与CAD设计同步进行，大幅提升复杂产品的研发效率。通过仿真流程可视化建模，将仿真流程固化为模板，自动完成网格划分、单学科分析计算和多学科数据耦合，无需人工干预，实现多学科联合仿真分析自动化。且通过多目标计算引擎，利用所集成的专业优化工具与算法，对设计参数进行优化，快速完成不同设计方案的仿真分析工作，大幅提升产品研发效率。
图3 多维度建模技术与标签技术
结语
多学科协同设计仿真技术对产品研发过程具有十分重要的意义，在提升产品设计性能的同时，缩短研发周期并降低设计成本。而索辰多学科协同设计仿真软件的出现，无疑为广大工程师解决复杂工程问题带来了福音。
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