善用数码分身落实数据管理 ANSYS打造模拟分析平台加速设计生产流程

2021/04/13 - DIGITIMES企划

制造流程如何掌握智能化设计，让设计流程更完善，降低制造风险？导入模拟分析模块达成数码分身的实践，是一项可行方式。ANSYS Taiwan Application Engineering Manager茆尚勳博士指出，产品开发生命周期呈现V字型流程，从源头列出规格、规划系统需求，系统之下还有次系统组成，接着会再延伸出内部各结构设计，最后才会制造、组装完成出货给客户。

这一段V字型流程，都牵涉到一件事，也就是数据的连续性。为何数据如此重要？茆尚勳解释，80%成本在设计早期阶段就已经确定，如果能掌握数据，在设计时候来提高产品效能，那就能让维护成本降低10%~20%。又或是研发时间缩短，通过拓扑优化制造流程，借此提升产品的品质。

不过只掌握数据，只能做到「见树不见林」，也就是无法具体理解是哪个制造环节有问题，导致握有数据，但却找不到具体的「病因」。对此，茆尚勳任认为透过模拟(Simulation)工具，以3D绘图呈现物理计算分析后的样貌，在可视化的界面洞察问题，进而补强产品设计的弱点。

不过高度复杂的机电产品，往往牵涉多样学科知识，因此ANSYS提供的模拟软件工具，具备多学科联合模拟环境，整合3D ROM、FMUs、VHDL-AMS、Modelica等模型。「我们做数码世界的分析，就是发挥数码元与物理世界交互融合的价值，透过分析可获得相关模拟数据，在产品未制造之前，就掌握加工流程、产品设计端是否有问题，」茆尚勳解释。

不过在模拟过程，会牵涉企业内部流程及人员沟通的复杂性，就会有人力孤岛、技术孤岛、储存孤岛等挑战。茆尚勳提到，当工程师要执行一整套模拟流程的工作项目，包含前端收集数据(需掌握设计指标参考型号CAD、初步设计CAD、材料等相关文档)，在模拟前还要准备模型档、最佳实践模拟相关文档，以及前处理阶段掌握几何、网格、负载、材料、工况等数据。

当这些数据都蒐集之后，下一步要开始计算及结果管理，这时候需要有数据转换、共享、拷贝、线上存取，到后处理环节还要自动化处理、数据共享。模拟报告产生之后，还会牵涉数据追溯、共享，最后一步才是完成到数据归档。上述流程若彼此数据没有串连、内部成员平常没有协作习惯、档案也没有共享，在模拟过程就会面临困难。

为解决上述问题，Ansys推出一套模拟流程与数据管理平台(SPDM)，主要功能可涵盖三大阶段。首先在前端的设计模拟协同业务流程，SPDM可帮助协作流程整理、拟定流程范本、设定协作流程。到了模拟自动化流程，整理模拟最佳实践，整合模拟工具以构建工具链，形成App。最后一段的模拟数据管理，有数据界面定义、数据视觉化、数据追溯等协助。

茆尚勳最后强调，SPDM也能搭配数码分身的应用，透过对设备与机具的深度模拟，达成更细致、更实时的监控，再结合智能分析软件，进一步降低管理人员负担，提高整体管理效能。


图说：ANSYS Taiwan Application Engineering Manager茆尚勳博士。