国内制造业落地计算机辅助工程(CAE):别拿它当画图后的补锅工具

很多制造工程师提起计算机辅助工程(CAE),第一反应是什么?是图纸画完之后,被逼着走的流程。是项目出问题的时候,第一个背锅的环节。是花了大几百万买的国外软件,锁在服务器里一年用不了十次。 这完全用错了地方。

为什么九成国内制造企业用不对计算机辅助工程(CAE)

我跑过不下几十家大小工厂,见过最常见的操作就是:设计部门把CAD图画完,丢给CAE分析师,说“帮我算一下过审就行”。分析师随便调调参数,出个合格的报告,项目就往下走了。 说白了,就是把计算机辅助工程(CAE)当成了设计完成后的“合规工具”,而不是帮你砍成本、提效率的核心工具。真正的仿真驱动设计,是在概念阶段就用CAE筛掉不合理的方案,而不是等开了模具、做了样件才回头找问题。 我前年在江浙碰过一家做工程机械结构件的厂子,老板不信CAE,说我干了三十年,靠经验画图开模,什么没见过。结果一款新的动臂,连开三副模具,做出来测试都脆断,前前后后赔了两百多万,最后找CAE分析师一算,原来是焊缝位置的应力集中比预估高了三倍。 两百多万够买五年国产CAE授权了。亏不亏?
传统制造企业CAE分析后置设计流程图
传统制造企业CAE分析后置设计流程图
问:我们工厂规模小,一年也就改两三次产品,有必要专门上计算机辅助工程(CAE)吗? 答:说实话,小厂才更需要CAE。小厂本就没多少钱试错,开一副中型模具十几万,做三个样件测试又是几万,一次错不起。提前用CAE跑一遍应力、流场,几千块的算力成本,就能帮你把大部分坑提前踩了,怎么算都划算。现在国产CAE还支持按次付费、按模块租,不用一下子掏几十万囤全套授权,门槛比十年前低太多了。

2024年制造业落地计算机辅助工程(CAE)的最新实践

现在跟十年前不一样了,CAE早就不是只会算结构应力的工具了。动力电池厂商要算电芯热失控的扩散,新势力造车要算整车碰撞的乘员伤害,光伏厂要算硅片切片的应力变形,甚至医疗器械厂商算人工关节在体内的磨损,全靠计算机辅助工程(CAE)。 现在业内做得好的企业,都是把CAE嵌到整个研发流程里,从概念设计到量产,每一个节点都有仿真输出,边设计边优化,根本不用等到最后改。 举个例子,现在国内头部的动力电池企业,做新的4680大圆柱电芯热管理方案,就是先靠CAE仿真跑了上百种不同的流道设计,把温升超过阈值的方案全部砍掉,最后只挑出三个方案做样件测试,研发周期直接缩短了四个多月,光样件成本就省了近千万。
动力电池电芯热管理CAE仿真温度云图
动力电池电芯热管理CAE仿真温度云图
问:我之前试过用CAE,出来的结果和实际试验差好多,是不是这东西本来就不靠谱? 答:这话真的冤枉CAE了。我见过百分之九十的“结果不对”,根本不是软件的问题,是用的人没搞对参数。之前碰过一个刚毕业的工程师,把铝合金的弹性模量输成了钢材的数值,结果变形量差了三倍,转头就说CAE不准…你说这找谁说理去? 就算参数对,仿真本来就是模拟,本来就会留15%到20%的安全余量,只要趋势对,能帮你淘汰掉不合理的方案,就已经发挥最大价值了。总比你闭着眼瞎试十次强吧?

国产CAE崛起,拉低了制造业用仿真的门槛

国产CAE崛起,拉低了制造业用仿真的门槛
国产CAE崛起,拉低了制造业用仿真的门槛
放在五年前,说起计算机辅助工程(CAE),基本就是国外头部厂商的天下,一套全套授权下来几百万,还年年要交服务费,别说中小厂,很多中型企业都用不起。 这两年不一样了,国产CAE赶上来了。结构、流体、电磁、多物理场耦合,常规的工业需求基本都能覆盖,精度不比国外差,价格只有三分之一不到,甚至有的厂商支持按算力付费,算一次收一次的钱,十几块几百块都能开算。 不过话说回来,高端领域确实还有差距,比如航空航天的超大规模跨尺度耦合仿真,国产确实还需要追。但对95%以上的国内制造企业来说,你做汽配、做模具、做普通机械结构、做消费电子,国产CAE完全够用了。 真的,不用盲目崇洋媚外,适合自己成本预算的才是最好的。 很多企业天天喊数字化转型,喊来喊去都是摆样子搞展厅,真的要落地,先把计算机辅助工程(CAE)用对了,帮你少开废模、少做废样,省下的每一分钱都是真利润。 这不比什么空泛的转型口号有用多了?

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