环境法规的细化加强以及政府对于绿色产品与系统的鼓励措施给很多行业的工程团队带来了巨大的变革。例如，在发电行业，越来越多利用风能、水能和太阳能的发电厂建成，这就形成了快速发展的市场和一系列全新的客户需求。专注于发动机或发动机组件的产品开发团队需要面对更为严格的排放标准和支持具有更高燃油效率的重量限制。
Gilbert Gilkes&Gordon有限公司（通常称为Gilkes）是一家致力于同时为发电和发动机行业提供服务的业界领先制造商。Gilkes Hydro是水电系统（用水产生电）的全球领导者，已在80多个国家安装了超过6,700台涡轮机。Gilkes Pumping Systems制造了一系列用于冷却大马力柴油机的高级泵产品，能为众多世界顶尖的柴油机制造商供货。Gilkes在1853年成立于英国的LakeDistrict，拥有悠久的历史传统。自1856年以来，公司的主要工厂即位于同一位置，并且基本所有权自1881年开始就从未变更过。凭借忠实的客户群体和业界验证的产品设计，Gilkes多年在小型水力发电系统和发动机冷却泵领域始终傲视群雄，稳踞全球市场领先地位。
Gilkes的冷却泵机械设计工程师Lindsey Entwistle指出：“Gilkes的传统方法是通过测试开发高性能设计，再在工厂中对设计进行生产优化，然后若干年一直使用该设计的变更方案。客户对产品的性能非常满意，并且这种方法经过了多年实践。”
Gilkes生产车间的Pelton转轮
Pelton水轮机的ANSYS CFD仿真
然而，在过去十年里，Gilkes所服务的两个行业都发生了变化。政府对可再生能源的补贴在一定程度上使世界很多地区的水轮机市场开始快速增长，新的竞争对手不断涌现，因此，Gilkes必须确保更高的涡轮机性能才能保持市场份额。此外，不断增强的环保意识意味着将有全新的柴油机立法标准出台。Gilkes现有的泵设计需要更高的性能才有助于减少排放量、达到其它环境目标及降低生产成本。多年来，Gilkes的产品要求首次发生显著变化。
仿真：竞争优势
在这两个市场领域中，Gilkes的长期竞争对手快速采取行动开发创新设计，充分利用这些机遇；他们大量依靠计算流体动力学（CFD）工程仿真工具来推动快速的设计开发，并向市场推出可满足需求的新产品。
工程仿真对Gilkes来说并非新概念。以前需要设计分析时，公司会将CFD仿真工作外包给经验丰富的顾问。此外，Gilkes还为兰卡斯特大学一位博士生的工作提供赞助，其论文成功解决了Gilkes的紧迫工程难题。
Gilkes长久以来拥有出色的工程水平
车间里的Gilkes冷却泵（左）以及双回路船专用泵的ANSYS结构仿真（右）
Gilkes必须能确保更高的涡轮机性能才能保持市场份额
Gilkes的水轮机研发经理Alan Robinson解释道：“我们过去对工程仿真只是浅尝辄止，但没有真正将其作为支持产品创新的核心战略。我们的传统是：不做夸张的承诺，交付最佳产品。不过，由于效率担保在竞标评估中占很高权重，因而提高产品性能势在必行。我们必须创新，才能做出更高承诺并延续我们的宝贵文化。工程团队提议建立内部仿真功能，因为我们认识到仿真已经成为我们欠缺的一项关键竞争优势。”
Robinson继续说道：“我们向董事会展示了仿真软件的功能，以及仿真软件如何帮助我们快速对产品进行重新设计。董事会不仅同意投入大量资金购买技术，而且还同意招募具有仿真技能的工程师。”
一种全新的功能初具规模2013年，Jo Scott被聘任为Gilkes水轮机业务部的资深CFD工程师。Scott在之前的岗位上使用仿真软件的时间长达20年之久，因而他荣膺Gilkes两个业务部门的仿真冠军。
Scott表示：“我们的第一课是仔细选择软件。即使我们决定购买最好的软件，也要选择实际的解决方案。我们意识到在两个业务领域都需要CFD仿真，但泵工程团队还需要进行有限元分析（FEA）才能确保结构的鲁棒性。FEA分析工具有很多等级，因此必须将解决方案与我们的日常挑战相匹配。”Scott最初尝试对一些同事进行仿真软件培训，但他很快意识到最好的方法是利用ANSYS提供的专家培训。Scott说：“尽管我非常熟悉CFD软件，但由我来管理内部培训无论从时间还是成本上都不划算，而且我对于FEA解决方案的应用知识了解得并不多。因此，我们派出一个团队参加正式的软件培训，这帮我们建立起一支核心的软件使用小组。”
现在，在水轮机业务部已有三位兼职ANSYS软件使用者可配合Scott的工作。在冷却泵业务部，Gilkes有四位工程师使用CFD软件，另有三位团队成员使用有限元分析软件来分析结构问题。
整个过程中，Gilkes充分利用电话支持和在线客户门户来获得技术问题的答案。Scott说：“软件供应商提供的网络和电话支持是有用的，不要羞于使用这些资源。那里能提供很多产品知识。”
Gilkes起初只有一个软件授权，附加的授权依靠租用方法；2015年，公司意识到需要长期使用权。Scott说：“当我们真正评估了仿真软件在Gilkes确实有用，并认为购买许可证比租许可证更合适时，我们根据团队在2015年以前使用仿真的频率做出了这个财务决策。”
广受欢迎的变化
在Gilkes公司，工程仿真的应用受到了很多现有员工的欢迎，他们非常迫切地渴望学习先进技能。Robinson说：“我们的工程师使用传统方法做了很多复杂计算和设计工作，因此他们对于新软件抱有极高的热情。他们想快速了解最新实践的详细情况。”
仿真对大学毕业生同样具有吸引力，因为他们已做好准备应用大学中所学的技能。Gilkes工程师的工作方式与新工程师在大学中学到的方法存在一定差距。不过，这种差距在我进公司时正逐渐消失。如今，Gilkes真正地处于工程实践的最前沿。在这里工作很令人兴奋。”
Robinson继续说道：“我们向董事会展示了仿真软件的功能，以及仿真软件如何帮助我们快速进行产品的重新设计。董事会同意投资购买软件。”
Robinson指出，尽管这种变化很受欢迎，但从文化角度讲也确实具有挑战性。他解释说：“在此之前，我们让工程师负责管理整个项目，致使他们无法集中精力发挥专业技能。现在，我们安装了模块化流程，人们掌握不同领域的专业知识并各司其职。我们在每个阶段都有专家，包括CFD和FEA专家。为此，我们不得不改变原有的流程并重新定位员工角色，为了将仿真作为核心竞争力，这样做非常必要。”
Robinson补充说：“每个人都认识到了改变的必要性，这点很有帮助。我们意识到我们的效率必须提高，同时，订单丢失让每个人都认识到必须采用不同的方式。我建议其他公司与他们的工程师分享高层愿景，因为这样做确实帮助Gilkes克服了文化阻力。”
开启新纪元
短短三年间，Gilkes从不具备内部仿真能力发展到拥有10位工程师定期使用仿真软件。公司投入了约150,000英镑配备仿真技能，包括软件许可、硬件和培训。目前，公司正在研究建立高性能计算（HPC）集群，从而管理大规模仿真并使分析能力变得更加强大。
Gilkes冷却泵
Robinson说：“工程仿真现已构成分析策略的基础，从而促进智能、绿色设计思路，而我们要不断评估和开发新的设计。”他补充说道：“尽管很难衡量仿真投资的财务影响。但我可以告诉您我们已经看到了投资回报，原因是我们能以低成本更快速地开发创新设计，从而赢得更多订单。我们相信仿真已切实发挥作用——并将Gilkes推向新的成功纪元。”
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本文标题：工程仿真帮助Gilkes开启新纪元
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