ESI集团虚拟现实体验中心参观随笔-陈同江的博客-信息化博客

ESI集团虚拟现实体验中心参观随笔
本文标签: e-works春季第六届德国工业4.0考察团 ESI 虚拟现实 沉浸式

---从产品生命周期管理PLM到产品性能生命周期管理的演进

摘要：当地时间2017年4月24日上午，e-works春季第六届德国工业4.0考察团参观了ESI集团虚拟现实体验中心。深入了解了ESI集团从PLM（产品生命周期）迈向PPL（产品性能生命周期）的原因和意义；体验了ESI集团采用最新的沉浸式虚拟现实的协同工作环境。

图1 ESI集团的办公大楼

ESI集团1973年成立，2000年上市，全球1300人，主要研究方向是软件模拟和仿真，用户广泛分布在汽车、航空、新能源以及土木工程等领域。

考察团在ESI集团受到热情款待，ESI集团COO Christpher St. John做了题为《The Digital Transformation –数字化转型》的技术演讲，重点分享了企业如何实现从PLM（产品生命周期）迈向PPL（产品性能生命周期）的转型。

图2 交流现场

如图3所示，欧洲文明的代表科隆大教堂从1248年开始建造到1473年停工，直到1880年才按照原设计完成建设。在没有数字化工具以前，只有通过不断的试错，才能找到最优方案。而且在使用过程中，产品的维护和保养也贯穿了整个生命周期。

图3 欧洲著名教堂的建设情况

以PLM（产品生命周期管理）为代表的第一次数字化革命

以PLM为代表的第一次数字化革命改变了设计模式，通过软件模拟仿真大幅提高设计效率。计算机的计算能力按照摩尔定理飞速发展，对仿真起到了很大促进作用。

从1986年ESI第一个推出汽车碰撞仿真，到2015年ESI已经能完成2000万个零件的汽车的碰撞仿真，2015年ESI推出了首个云仿真软件。计算机仿真已被广泛的应用在汽车等各个行业。以汽车行业为例：仿真已经覆盖了从材料到冲压，到部件的装配，从焊接乃至整车组装；ESI不仅让用户知道产品是怎么设计的，还能对制造过程进行仿真，即工艺仿真。汽车的优化涉及众多领域，汽车碰撞仿真不仅需要仿真产品结构和零部件，还要考虑众多情况下，如汽车正面、侧面、内部结构、驾驶员的安全等。

由于仿真需要大量核心技术，为此ESI集团进行了收购和整合。2011年收购了IC.IDO，建立了虚拟仿真平台；收购了做系统建模的美国公司Cydesign和德国公司ITI；2015年收购美国的PRESTO和Mineset等与大数据相关的公司；收购从事自动驾驶虚拟仿真的CIVITEC公司，收购虚拟仿真的OpenFoam公司等，ESI集团为企业用户打造了一个完整的虚拟现实平台。工程师可以按照不同的复杂程度建模，并把系统仿真的结果融合到虚拟现实中。

图4 ESI收购路线图

图5是欧洲委员会的一个研究项目。多家大公司参与，研究新能源车的未来，对菲亚特的一个车型进行优化，协同研发新一代新能源汽车，分析在各种特殊工况条件下的该车的适应能力。汽车设计是一个系统工程，多个大公司也需要协作才能得到需要的结果。

图5新能源汽车优化设计案例

从概念设计开始，到系统设计和仿真、子系统和零件的设计和开发、子系统验证、系统验证，直到最终交付。传统的正向研发过程是V型的（如图6所示），企业要转型升级，需要应用最新的信息技术，虚拟样机、系统建模、多学科仿真和建立多学科的云平台，都需要高性能计算做支撑，还有需求管理、仿真数据的管理、测试数据管理，（从研发到测试，仿真数据都需要管理）；工艺过程的信息也需要包含在管理方位内，这样才能做完整的测试。其后还需要对工业大数据进行仿真分析。

图6 传统研发的V形结构

以PPL（产品性能生命周期）为代表的第二次数字化革命

以汽车为例，随着产品和技术的不断发展，汽车越来越复杂，安装了大量的摄像头、雷达，并通过物联网连接起来，传感器以指数级方式增长。这就要求产品本身要有处理能力，能感知周围的环境变化，及时做出决策。传统的设计思路需要人做决策，在无人驾驶的情况下，汽车要具备一定智能化，能够对过程数据进行管理。这就要求产品工程和数据管理出现新的演进。

图7 产品数据管理向产品性能管理的演进

在这样的背景下，产品研发也将发生改变，从传统的产品设计和分析认证，发展成为以虚拟原型（数字样机）替代物理原型，从而实现设计和加工过程的全数字化；既有三维模型也有物理模型，采集传感器数据，以真实数据对三维模型的变化和物理模型变化进行对比。实现混合孪生，产品运行过程中的真实数据采集并传给数字模型，用这个数据来改善产品设计。

Christpher St John举了一个风电的例子：