“《中國制造2025》綱領的提出，為中國制造業開辟了全新的發展局面。如何準確把握并積極應對《中國制造2025》戰略所帶來的機遇和挑戰，是擺在中國制造業面前的緊迫任務，也是對中國仿真行業提出的更高要求。”MSC Software中國區技術總監陳揚在MSC Software北京辦公室接受記者采訪時如是說。
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軟件產品由微觀到系統逐級鋪開，是MSC Software多年的發展戰略，以材料分析為基礎，向上開展工藝仿真、部件仿真，再到裝配仿真，最終實現全系統的聯合仿真。陳揚博士認為，“從材料微觀結構到系統協同仿真”的模式正是把握了《中國制造2025》提出的發展戰略，緊隨“中國制造2025”的趨勢，從多方面幫助中國制造企業在新形勢下實現新突破。
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大力推動新材料仿真發展
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新材料領域是《中國制造2025》中要求大力推動突破發展的十個重點領域之一。通過利用復合材料替代金屬，實現材料輕量化，并達到節能減排的目的。然而新型復合材料與金屬不同，它性質復雜，很多材料內部纖維構成在不同的工藝情況下都有所不同，因此以材料結構為基礎，預測材料的特性成為新材料研發中的重要一環。
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以改性塑料為例，改性塑料是目前應用最廣、用量最大的一類廣義復合材料，主要用于電子電器和汽車內外飾結構等。改性塑料部件結構分析面臨的主要問題有4個方面：(1)塑料產品大多為薄壁殼體結構。需要先對實體CAD模型抽取中面，之后在中面網格上進行仿真計算;(2)纖維的分布受到注塑過程的影響，因此在結構空間上存在明顯的各向異性。切且塑料材料特性隨時間、頻率和溫度變化而變化;(3)工藝仿真與結構有限元計算通常是在不同的網格模型上進行的，為了在結構有限元計算中考慮局部纖維排向影響，勢必需要將纖維方向張量數據在不同網格之間傳遞;(4)在進行結構有限元計算時，局部材料剛度需要被分別計算出來，考慮到剛度隨載荷狀態和時間的變化(材料非線性)，材料剛度的計算需要被嵌套進結構有限元計算的每一個增量步中。
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在這種情況下，需要根據原材料特性和材料微觀結構預測其宏觀性能，并與結構有限元和工藝仿真相結合，提高結構分析精度。“考慮成型工藝影響的改性塑料部件結構分析方法，就是針對改性塑料部件的特殊技術。”陳揚博士介紹說，MSC Software針對復合材料分析問題，專門收購了業內知名企業e-Xstream公司的Digimat軟件。利用MSC Apex、Digimat、MSC Nastran及Marc等非線性軟件的組合, 可以快速抽取薄壁結構CAD中面(MSC APEX)，創建改性塑料非線性各向異性材料模型，還能考慮注塑工藝對纖維分布不均勻性的影響以及綜合諸多因素(Digimat)，很好地解決了復合材料的強度、NVH和沖擊等結構分析(MSC Nastran、Marc、Dytran及其他非線性軟件)過程中遇到的問題。
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大量的物理試驗證明,傳統方法預報的損傷破壞要輕微得多，對材料的非線性和失效考慮嚴重不足，這將導致對產品強度的過高估計。而Digimat提倡的方法與實驗結果相比，誤差可以控制在10%以內。
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從材料微觀結構到系統協同仿真
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智能設計+智能工藝
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在推廣智能設計的同時，《中國制造2025》還重點提到了對制造過程智能化的建設。通過在重點領域試點建設智能工廠、數字化車間，加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理和增材制造等技術和裝備在生產過程中的應用，促進制造工藝的仿真優化、數字化控制以及狀態信息實時監測和自適應控制。
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在工藝仿真方面，金屬工藝加工仿真軟件Simufact為關鍵共性基礎工藝研究，開展先進成型和加工等關鍵制造工藝聯合攻關提供了幫助。Simufact可以模擬的工藝場景包括：輥鍛、楔橫軋、孔型斜軋、環件軋制、擺碾、徑向鍛造、開坯鍛、剪切/強力旋壓、擠壓、鐓鍛、自由鍛、溫鍛、錘鍛、多向模鍛及板管的液壓漲形等。同時，Simufact還具有模具應力分析、熱處理工藝仿真、材料微觀組織仿真和焊接仿真等專業的配套模塊。以焊接仿真為例，在仿真過程中，Simufact可以省去焊縫、焊條和部件之間網格匹配的過程，在仿真開始以后，根據應變情況自動改變，并能夠把焊接過程中的參數直接代入到裝配環節，使仿真貫通產品的生產環節。Simufact根據歐美主要OEM廠商的要求，成功地彌補了已有工具軟件的不足之處，大大增強了軟件的易學易用性,使設計工程師、工藝工程師也能方便地利用仿真技術。
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聯合仿真與協同系統建設
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汽車的關門過程具有時間短、頻率帶寬、伴有高度非線性沖擊和噪聲的特點。研究認為以下會引起關門聲質的不良效果：響度太大，尖銳度太高，鳴鈴和異響現象，門鎖的抨擊不光會導致太大的響度，也會引起尖叫，在設計中應該盡量減小和避免。除了關門沖擊引起的門結構振動以外，其他許多因素也直接影響關門聲質。例如：門結構的重量，密封條(吸收能量，衰減高頻振動)，漏氣空的大小、位置分布，門鎖的機構等。優化汽車關門過程的仿真實驗，需要設計多個物理條件的耦合，形成了一個全面的聯合仿真應用實例。
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陳楊博士介紹說，利用MSC Software聯合仿真技術描述具有高度非線性的關門過程，并建立虛擬樣機。用戶可以直接把聯合仿真的輸出結果轉換成用于關門聲質的趨勢性客觀評價基于聯合仿真結果建立的關門聲質評價系統，在物理樣機制作之前就能進行趨勢性的聲質評價和改進，節省了大量的實驗費用和時間。
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陳揚博士認為，近年來CAE業界已經從基于頻域的穩態噪聲分析進化到基于時域，且需要考慮非線性的瞬態因素的聲質評價和改善。以聲學和噪聲分析軟件Actran為中心，利用MSC Nastran、Adams和Marc等主要產品的聯合仿真，在車門的關門聲質評價、發動機活塞沖擊噪聲分析等各種瞬態非線性噪聲分析，以及含有非線性彈簧、襯套及齒輪接觸等的懸架系統、動力系統和傳動系統設計開發中，實現了對飛機、汽車油箱晃動問題的重要突破。
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仿真數據和流程管理
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在企業中建立協同管理平臺，是實現信息化融合的重要途徑，可以幫助企業更好地管理數據，積累知識。隨著企業規模的擴大，數據與流程管理過程中的問題日益凸顯。
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不同工程師的建模方法不一樣，可能造成分析載荷、約束條件等都不一樣，分析流程不統一，就有可能導致結果出現偏差;在分析優化后進入設計改型階段，又會遇到圖樣版本不統一、仿真結果跟不上實驗結果等問題;設計完成以后，數據的存儲與管理也會發生狀況，在龐大的系統中，數據遍布各個角落，仿真分析涉及大量數據內容，管理不當很容易造成數據丟失。
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建立統一的數據與流程管理平臺，實現系統級的協同仿真，對于企業信息化建設至關重要。以信息化支撐產品研發和管理，也是MSC產品戰略的重要部分。基于SimManager的仿真流程、數據管理系統可以對虛擬產品研發過程中的仿真數據和流程進行管理，提高虛擬產品研發的效率和產品研發的質量。陳楊博士指出，建設信息化管理平臺對于企業來說十分重要，但在建設過程中，切忌盲目“發力”，應該先切實做好CAE的數據、路程管理系統，再與企業的PLM系統整合，一步一步地把信息化建設的路走實。
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此外，MSC Software在2014年正式推出的基于部件計算技術的全新仿真平臺MSC Apex也一直在加速發展。自2014年發布第一版本以來，已有4個版本更新，并將于2016年初再次發布最新版本。MSC Apex自推出以來，已在全球范圍內取得了眾多成功應用案例，陳揚表示：“MSC Apex將會以平臺化和系統化為主要發展方向，逐步增強功能，成為更加完善的CAE軟件，目前它還很年輕，但很有潛力。”
