Инженерные команды находятся под растущим давлением: им необходимо оценивать больше альтернативных вариантов конструкции, учитывать больше ограничений по производительности и принимать решения на более ранних этапах цикла разработки продукции. Хотя инженеры уже изучают различные варианты для понимания и улучшения поведения конструкции, большая часть этой работы по-прежнему выполняется вручную посредством изменения параметров, многократного запуска решателей, отслеживания в электронных таблицах и экспертной интерпретации больших наборов результатов. Такие попытки проб и ошибок вручную могут занимать значительное время, не всегда раскрывают весь потенциал проектного пространства и становятся сложными для масштабирования по мере того, как исследования приобретают междисциплинарный характер. Внедрение облегченных алгоритмов оптимизации непосредственно в привычные интерфейсы инструментов компьютерного инжиниринга (CAE) делает рабочие процессы симуляции структурированными и повторяемыми.

Оптимизация превращает изолированные запуски симуляций в структурированный процесс исследования проектного пространства, анализа чувствительности, построения метамоделей и поиска на основе целевых функций. Это помогает командам не только находить лучшую конструкцию, но и понимать, какие параметры имеют наибольшее значение, как они взаимодействуют друг с другом и где существуют надежные компромиссы — особенно при оценке конкурирующих целей, таких как эффективность, вес, долговечность, производительность, стоимость или компоновка.

К счастью, для реализации этих преимуществ не требуется отдельный проект по оптимизации. Базовый уровень Ansys optiSLang Base представляет собой функциональные возможности начального уровня, доступные с подходящими решателями Ansys, которые позволяют инженерам выполнять фундаментальное исследование проектного пространства и оптимизацию в поддерживаемых средах Ansys. Он предоставляет базовые возможности оптимизации без необходимости приобретения отдельной лицензии на программное обеспечение для интеграции процессов и оптимизации проектов Ansys optiSLang.

«Оптимизация наиболее эффективна, когда она становится частью инженерного рабочего процесса, а не отдельным действием в конце процесса. Начиная со структурированного исследования проектного пространства, инженеры могут раньше понять поведение своих моделей и принимать более обоснованные решения до того, как перейдут к детальной верификации».

— Дэвид Шнайдер (David Schneider), руководитель направления управления продуктами в области оптимизации, Ansys, в составе компании Synopsys

Получите преимущество на ранних этапах благодаря встроенной оптимизации

Оптимизация не требует полностью проработанной конструкции, но ей необходима осмысленная отправная точка. Как только модель обладает достаточной структурой с соответствующими параметрами, четкими инженерными переменными и измеряемыми откликами, оптимизация может направить команды к принятию лучших проектных решений гораздо раньше.

Внедрение оптимизации непосредственно в рабочий процесс CAE позволяет инженерам закладывать поведение, стремящееся к оптимальному, в сам процесс проектирования, вместо того чтобы рассматривать его как отдельную деятельность экспертов на завершающем этапе. Это делает исследование более эффективным, снижает количество ручных проб и ошибок, а также помогает избежать разобщенности в мышлении между командами дизайнеров, специалистов по симуляции и оптимизации.

Истории успеха клиентов Ansys подчеркивают всю мощь автоматизации рабочих процессов исследования и оптимизации. Компания Komatsu использовала симуляции Ansys и методы, включая моделирование пониженного порядка и программное обеспечение optiSLang, для ускорения оценки термомеханической усталости в рабочем процессе прогнозирования долговечности двигателя. Компания IHI использовала программное обеспечение optiSLang для поддержки более интегрированного процесса проектирования двигателя в различных дисциплинах, включая автоматизацию рабочих процессов и улучшение прослеживаемости. Компания Volvo Cars использовала программное обеспечение для интегрированного оптического и светотехнического моделирования на базе систем автоматизированного проектирования (САПР/CAD) Ansys Speos и программное обеспечение optiSLang для автоматизации исследования оптического дизайна и анализа до 300 конструкций световодов в день в рамках единого рабочего процесса.

Расширяйте исследование проектного пространства за рамки изолированных отделов специалистов

Продвинутые рабочие процессы интеграции процессов и оптимизации проектов по-прежнему требуют специализированных методов и, во многих случаях, экспертных знаний. Программное обеспечение optiSLang по-прежнему остается средой для надежной оптимизации конструкций, междисциплинарных рабочих процессов, количественной оценки неопределенности, продвинутого метамоделирования и автоматизации с использованием инструментов Ansys и сторонних производителей. Тем не менее, далеко не каждое проектное исследование должно начинаться с масштабного автономного проекта оптимизации.

Программное обеспечение Ansys optiSLang Base представляет собой бесплатный уровень программного обеспечения для интеграции процессов и оптимизации проектов Ansys optiSLang, который помогает командам преодолевать разрозненность специалистов, делая базовые возможности оптимизации более доступными в привычных рабочих процессах решателей Ansys.

Уровень optiSLang Base делает фундаментальные возможности исследования проектного пространства более доступными в поддерживаемых рабочих процессах решателей Ansys. На платформе интеграции симуляций Ansys Workbench пользователи могут запускать проектные исследования, содержащие до 10 параметров, пяти ограничений и двух целевых функций, используя базовые методы планирования экспериментов (DOE), поверхности отклика и оптимизации без необходимости сразу переходить к более широкой настройке интеграции процессов. Это снижает порог входа для специалистов по симуляции конструкций, гидрогазодинамики, электроники и других направлений, которые хотят систематически исследовать альтернативные варианты конструкций.

Подход метамодели оптимального прогнозирования (MOP) в программном обеспечении optiSLang автоматически оценивает конкурирующие метамодели и выбирает наиболее подходящую аппроксимацию для доступных данных и откликов.

Уровень optiSLang Base делает возможности оптимизации более доступными в распространенных рабочих процессах решателей Ansys. На платформе интеграции симуляций Ansys Workbench можно запускать базовые проектные исследования с числом параметров до 10 и двумя целевыми функциями, используя методы планирования экспериментов (DOE), метамоделирования и оптимизации без необходимости сразу переходить к полной настройке интеграции процессов.

Для тех, кто уже работает на платформе Workbench, программное обеспечение optiSLang Base обеспечивает практическую отправную точку для ориентированного на симуляцию исследования проектного пространства. Его можно использовать для изучения параметризованных моделей, сравнения проектных кандидатов, построения поверхностей отклика и оценки целевых функций непосредственно в инженерной среде, где многие команды уже определяют и решают свои задачи симуляции.

Достигайте преимуществ базового уровня:

DOE: создавайте структурированные проектные точки вместо того, чтобы полагаться на изменение параметров по одному за раз.
Анализ чувствительности: определяйте, какие входные данные оказывают наибольшее влияние на ключевые отклики.
Метамоделирование: создавайте аппроксимирующие модели, которые могут обеспечить более быстрое понимание проектного пространства по сравнению с многократным обращением к высокоточным решателям.
Оптимизация: ищите проектные кандидаты, которые улучшают заданные целевые функции, соблюдая при этом инженерные ограничения.
Выполнение, встроенное в решатель: держите исследования на ранних стадиях близко к привычным процессам симуляции на платформе Workbench.

Организации, стремящиеся к масштабированию, могут перейти на лицензируемую среду программного обеспечения optiSLang. В зависимости от выбранного уровня это расширяет доступные методы и возможности рабочих процессов за пределы ограничений базового уровня, включая более широкую интеграцию процессов, подключение сторонних инструментов, автоматизацию и поддержку более трудоемких с точки зрения вычислений исследований.

Определите свой уровень и знайте, когда масштабироваться

Базовый уровень optiSLang отлично подходит для исследований на ранних этапах или локальных задач, когда модель уже параметризована в платформе Workbench, а количество проектных переменных ограничено. Типичные сценарии использования включают скрининг параметров перед более глубоким исследованием, сравнение обозримого числа концепций дизайна или замену ручных итераций методом проб и ошибок на воспроизводимый процесс исследования.

Для более сложных рабочих процессов может потребоваться более широкая программная среда optiSLang. Примеры включают многодисциплинарную оптимизацию с использованием нескольких инструментов, анализ надежности и робастности, калибровку по результатам испытаний, расширенную автоматизацию, пользовательские рабочие процессы на базе Python с использованием инструмента программного доступа PyOptiSLang pythonic access tool, а также исследования, выходящие за рамки ограничений базового уровня optiSLang по параметрам и целям. Тем не менее, базовый уровень по-прежнему может играть важную роль, помогая командам определять наиболее значимые проектные переменные перед масштабированием рабочего процесса.

Используйте инструмент программного доступа PyOptiSLang для программного создания проектов, взаимодействия с ними и управления ими в программном обеспечении для интеграции процессов и оптимизации проектирования Ansys optiSLang. Кроме того, его можно использовать для создания пользовательских скриптов, которые ускоряют и автоматизируют симуляции.

Выполните свой рабочий процесс за 6 шагов

Параметризуйте модель осознанно. Начните с входных данных, которые имеют четкое инженерное обоснование и, как ожидается, повлияют на интересующие вас отклики.
Определите измеряемые отклики. Используйте выходные параметры, которые напрямую связаны с требованиями к проекту, такими как перепад давления, максимальное напряжение, деформация, температура, масса, эффективность или электромагнитные характеристики.
Запустите структурированный план эксперимента (DOE). Используйте первоначальное исследование, чтобы понять пространство проектирования и избежать преждевременных выводов на основе слишком малого числа точек проектирования.
Изучите результаты анализа чувствительности. Сосредоточьте дальнейшую работу на параметрах, которые существенно влияют на ключевые отклики.
Осторожно используйте метамодели. Рассматривайте аппроксимационные модели как инструменты поддержки инженерных решений и проверяйте перспективные варианты с помощью высокоточного моделирования.
Переходите на следующий уровень при необходимости. Переходите к полной программной среде optiSLang, когда рабочий процесс требует более широкой автоматизации, многодисциплинарной интеграции, учета неопределенностей или передовых методов оптимизации.

Оптимизируйте свои проекты уже сегодня

Практический вывод заключается в том, чтобы перенести оптимизацию из изолированных отделов специалистов на поздних стадиях в повседневные рабочие процессы моделирования. Делая базовые возможности исследования проекта более доступными, базовый уровень optiSLang помогает инженерам задавать критически важные вопросы раньше в цикле проектирования: Какие переменные имеют значение? Где компромиссы? Какое направление проектирования стоит проверить в следующем порядке? Ранние ответы на эти вопросы могут направить дальнейшую работу по оптимизации и снизить зависимость от ручных итераций.

Чтобы увидеть рабочий процесс в действии, посмотрите видео «Как легко проводить параметрические исследования в Ansys Workbench» (How to Easily Do Parametric Studies in Ansys Workbench).

Для более подробного ознакомления посмотрите вебинар «Как оптимизировать моделирование с помощью optiSLang Freemium внутри Ansys Workbench» (How to Optimize Your Simulation Using optiSLang Freemium Inside Ansys Workbench).

Чтобы узнать больше о программном обеспечении optiSLang, ознакомьтесь со следующими блогами: