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:
 

图8 风电混合孪生案例
图8是一个风电调整机构的运行情况的案例,由于风电调整机构的生命周期很长,零部件非常重,维护成本非常高,需要通过仿真了解运营过程中零件的破损情况,通过虚拟原型,结合传感器采集的实时数据,对数据进行分析,找到零部件损坏前的特征模型,从而分析可能出现的问题,判断是否需要做预测性维护。
Christpher St. John认为,传统的产品生命周期管理PLM正在向包括产品性能生命周期PPL发展,ESI集团将为用户提供了一个覆盖虚拟研发工程、制造、服务完整过程的平台,结合虚拟现实沉浸式环境等众多新技术,帮助多个专业的工程师做出正确决策。
其后,考察团在ESI集团全球沉浸式产品性能生命周期管理展示中心,亲身体验通过头戴式设备,模拟现场工作人员操作装配,以及深入汽车内部观察运动结构,
 

图9 考察团合影

发表于: 2017-04-25 06:54 阅读(1467) 评论(0) 收藏 好文推荐

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