Компьютерный инжиниринг

1. Компьютерный инжиниринг

Computer-Aided Engineering, CAE

2. Представлены тенденции развития мировых лидеров и основных игроков PLM-рынка и CAE-рынка, их основной продукции –

CAD/CAM/CAE/PDM/PLM-технологий
с акцентом
на мультидисциплинарные и
надотраслевые
FEA/CFD/CAE-технологии.
Компьютерный инжиниринг, CAE
2

3. различают три основных подгруппы CAD:

• машиностроительные CAD (MCAD –
Mechanical CAD)
• CAD печатных плат (ECAD – Electronic CAD /
EDA – Electronic Design Automation)
• архитектурно- строительные CAD (CAD/AEC –
Architectural, Engineering and Construction)
Наиболее развитыми являются MCAD-технологии
Компьютерный инжиниринг, CAE
3

4. В результате многочисленных слияний и поглощений произошло формирование отрасли MCAD вокруг четырех основных игроков: –

Autodesk
– Dassault Systèmes
– PTC (Parametric Technology Corp.)
– UGS (ныне Siemens PLM Software).
Компьютерный инжиниринг, CAE
4

5. В конце минувшего тысячелетия IBM разработала новую концепцию – PLM (Product Lifecycle Management) основу PLM-технологий

составляют
CAD/CAM-, CAE- и PDM-технологии
Компьютерный инжиниринг, CAE
5

6. Актуальность применения PLM-технологий наиболее красочно иллюстрирует оценка стоимости исправления одной-единственной ошибки на

Актуальность применения PLM-технологий наиболее
красочно иллюстрирует оценка стоимости исправления
одной-единственной ошибки на различных стадиях
подготовки производства (компания Gartner Group около
двадцати лет назад):
$1 – концептуальное проектирование;
$10 – конструкторская проработка изделия;
$100 – изготовление макета изделия;
$1 000 – проектирование технологической
оснастки;
• $10 000 – изготовление оснастки;
• $100 000 – выпуск опытной серии;
• $1 000 000 – серийное производство.
Компьютерный инжиниринг, CAE
6

7. PLM-рынок разделяет на два основных сегмента:

• создание и анализ изделия (Tools,
компьютерное проектирование изделий и
моделирование процессов производства,
инженерный анализ и др.);
• совместное управление данными по изделиям
cPDM (взаимодействие и управление
данными об изделии, включающее такие
технологии, как визуализация, обмен
данными, управление качеством,
стратегическое планирование, контроль за
выполнением проектов и др.).
Компьютерный инжиниринг, CAE
7

8. В рамках Tools-сегмента PLM-рынка наиболее высокие темпы роста у CAE-технологий. Увеличение спроса на CAE-системы объясняется

повышением
доступности средств инженерного анализа и
снижением стоимости высокопроизводительных
компьютеров, появлением в 2006 году Windowsмашин на базе 64-разрядных многоядерных
процессоров и в сентябре 2008 года – появлением
персональных суперкомпьютеров, отметим прежде
всего выход на рынок персональных
суперкомпьютеров легендарной фирмы CRAY
Research с моделью CRAY CX1.
Компьютерный инжиниринг, CAE
8

9. Главные причины возросшего интереса к CAE-системам:

• стремительное и регулярное увеличение
вычислительной мощности компьютеров за
последние 30 лет.
• значительное расширение спектра
функциональных возможностей CAE-систем
• признание ведущей роли наукоемкого
компьютерного инжиниринга для ускорения
выпуска новой конкурентоспособной продукции,
повышения качества продукции и снижения
финансовых и временных затрат на разработку
новых образцов.
Компьютерный инжиниринг, CAE
9

10. Компьютерное моделирование в настоящее время можно и весьма желательно использовать совместно с натурными экспериментами, как

для
валидации получаемых численных результатов, так
и для идентификации параметров математических
моделей, “тонкой” настройки математических /
механических / компьютерных моделей с целью
повышения уровня адекватности разработанных
моделей реальным объектам и/или физикомеханическим процессам, что ведет к повышению
точности результатов компьютерного
моделирования.
Компьютерный инжиниринг, CAE
10

11. Следует особо отметить глобальный процесс чрезвычайно важности – V&V-процесс (Verification & Validation) – процесс тотальной

Следует особо отметить глобальный
процесс чрезвычайно важности –
V&V-процесс (Verification & Validation) –
процесс тотальной верификации CAEсистем, вычислительных методов, КЭ
моделей и валидации результатов КЭ
решений путем сопоставления КЭ
результатов с результатами
экспериментальных исследований.
Компьютерный инжиниринг, CAE
11

12. Этот V&V-процесс был начат в 1999 году по инициативе Американской ассоциации вычислительной механики (US Association for

Этот V&V-процесс был начат в 1999 году по инициативе
Американской ассоциации вычислительной механики (US
Association for Computational Mechanics, USACM), позднее к
нему подключились Американское общество инженеровмехаников (American Society of Mechanical Engineers, ASME),
Американский институт нацициональных стандартов
(American National Standards Institute, ANSI) и Национальное
агентство конечно-элементных методов и стандартов
(National Agency of Finite Element Methods and Standards,
NAFEMS, Великобритания), играющее роль Всемирной
Ассоциации компьютерного инжиниринга (FEA, CFD, CAE),
региональные отделения Международной Ассоциации
вычислительной механики (International Association for
Computational Mechanics, IACM) и NAFEMS.
Компьютерный инжиниринг, CAE
12

13. Эффективное внедрение и применение CAE-технологий центрального и наиболее наукоемкого компонента PLM-технологий – будет

определять долгосрочные
конкурентные преимущества
ведущих промышленных фирм.
Компьютерный инжиниринг, CAE
13

14. Классификация решаемых задач, лежащая в основе “карты” рыночного сегмента MCAE-систем (Mechanical CAE)

Компьютерный инжиниринг, CAE
14

15. В настоящее время, предлагаются сотни MCAE-систем, предназначенных для решения широкого круга задач. Примерно две трети доходов

глобального рынка MCAE-систем
приходится на долю таких компаний, как
Altair Engineering, ANSYS, Inc., Dassault
Systèmes, MSC Software и Siemens PLM
Software (указаны в алфавитном
порядке).
Компьютерный инжиниринг, CAE
15

16. CAE-системы, как правило:

• представляют собой мультидисциплинарные
надотраслевые наукоемкие программные системы,
трудозатраты на разработку которых оцениваются в
тысячи и десятки тысяч человеко-лет (трудозатраты
на разработку ANSYS оцениваются в 35 000
человеко-лет);
• предназначены для эффективного решения
нестационарных нелинейных пространственных
задач, описываемых дифференциальными
уравнениями в частных производных; для
эффективного решения таких задач нужно получить ,
мультидисциплинарное физико-математическое и
инженерное образование.
Компьютерный инжиниринг, CAE
16

17. Респонденты, использующие CAD-технологии

Компьютерный инжиниринг, CAE
17

18. Респонденты, использующие CAE-технологии

Компьютерный инжиниринг, CAE
18

19. Лидеры мирового рынка CAD/CAM/CAE/PDM/PLM и AEC/BIM: их доход в 2008-2011 г. (млн. долл.)

Компьютерный инжиниринг, CAE
19

20. Лидеры мирового рынка CAD/CAM/CAE/PDM/PLM и AEC/BIM: основные фирмы-вендоры, их доход в 2011 г. (млн. долл.), а также темпы

роста (+%)
Компьютерный инжиниринг, CAE
20

21. Динамика cовокупных доходов “королей” за 2000–2011 гг.

Компьютерный инжиниринг, CAE
21

22. Выше на рисунке представлена динамика совокупных доходов “королей“ классического “производственного“ PLM: Autodesk (индекс

NASDAQ: ADSK), Dassault Systèmes
(NASDAQ: DASTY), Parametric Technology Corporation (PTC),
и Siemens PLM Software (SPLM). В таблице представлены
годовые совокупные доходы “королей“ PLM-технологий в
2010–2011 гг. Суммарно за 2011 год “короли“ продали
программного обеспечения и услуг на сумму 7,564 млрд.
долларов (рост в сравнении с посткризисным 2010 годом
составил 15,9% или 1,037 млрд. долларов), что позволили
превзойти достижения предкризисного 2008 года, лучшего
в истории “королей“.
Компьютерный инжиниринг, CAE
22

23. Десятка лидеров рынка CAE по размерам соответствующих доходов, млн. долл.

Компьютерный инжиниринг, CAE
23

24. направления, прогресс в которых будет способствовать расширению возможностей и сферы внедрения CAE-технологий:

• фиксация и распространение лучших практик применения
CAE-технологий;
• формализация результатов многовариантных расчетов для
последующего формулирования типовых моделей,
предназначенных для применения рядовыми
инженерами-конструкторами;
• освоение CFD-моделирования на многопроцессорных
компьютерах для эффективного применения в процессе
создания инновационных изделий;
Компьютерный инжиниринг, CAE
24

25. направления, прогресс в которых будет способствовать расширению возможностей и сферы внедрения CAE-технологий:

• развитие мобильных технологий для применения
на различных этапах инженерного анализа
проектируемых изделий;
• разработка и совершенствование методов
визуализации результатов, а также методов
поиска закономерностей в данных, полученных в
процессе инженерного анализа нестационарных
моделей изделий.
Компьютерный инжиниринг, CAE
25