1. 引言

在競爭激烈的汽車與航空航天領(lǐng)域，仿真技術(shù)已成為產(chǎn)品研發(fā)不可或缺的環(huán)節(jié)。通過在設(shè)計階段驗證概念并優(yōu)化性能，仿真平臺能有效縮短開發(fā)周期并降低物理樣機制作成本。

MODSIM（建模與仿真）作為達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺的核心解決方案，將CAD（計算機輔助設(shè)計）與CAE（計算機輔助工程）深度整合，為工程師提供從概念設(shè)計到虛擬驗證的完整工具鏈，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)流程的全面優(yōu)化。

2. MODSIM技術(shù)解析

2.1 技術(shù)架構(gòu)

MODSIM通過革命性的技術(shù)整合，在3DEXPERIENCE平臺上構(gòu)建了統(tǒng)一的設(shè)計仿真環(huán)境。該方案深度融合CATIA建模技術(shù)與SIMULIA仿真引擎，實現(xiàn)幾何模型與仿真數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r聯(lián)動。

這種架構(gòu)突破傳統(tǒng)"設(shè)計-仿真"的瀑布式流程，支持在單一數(shù)據(jù)源上進行多學(xué)科協(xié)作，有效消除部門間的數(shù)據(jù)孤島（詳見圖1）。

圖1：3DEXPERIENCE平臺中的MODSIM架構(gòu)

2.2 核心功能特性

1. 深度集成：CATIA與SIMULIA原生融合

2. 早期驗證：概念階段即可進行功能仿真

3. 智能數(shù)據(jù)處理：自動幾何清理與參數(shù)傳遞

4. 敏捷迭代：CAD變更即時同步仿真模型

5. 統(tǒng)一數(shù)據(jù)源：多學(xué)科團隊共享基準(zhǔn)模型

6. 云算力支持：HPC加速大規(guī)模仿真計算

7. 實時更新：支持設(shè)計參數(shù)的即時反饋

3. 仿真平臺選型關(guān)鍵指標(biāo)

3.1 CAD系統(tǒng)兼容性

MODSIM與CATIA的原生兼容性保障設(shè)計數(shù)據(jù)無損傳遞，相較其他平臺減少90%的格式轉(zhuǎn)換工作。對于NX等第三方CAD系統(tǒng)，需評估數(shù)據(jù)接口的魯棒性。

3.2 仿真能力覆蓋度

MODSIM支持六大核心仿真場景：
● 結(jié)構(gòu)力學(xué)分析
● 計算流體力學(xué)（CFD）
● 熱力學(xué)分析
● 電磁場模擬
● 多物理場耦合
● 系統(tǒng)級仿真

圖2：MODSIM設(shè)計-仿真一體化工作流

3.3 易用性評估

基于CATIA用戶界面開發(fā)，MODSIM顯著降低學(xué)習(xí)曲線。實測數(shù)據(jù)顯示，工程師平均3天即可掌握基礎(chǔ)仿真操作。

3.4 許可模式分析

MODSIM提供基于角色的靈活授權(quán)機制，支持按需訂閱模式。對比傳統(tǒng)買斷制，可降低企業(yè)30%的初期投入。

3.5 技術(shù)支持體系

達(dá)索系統(tǒng)全球技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)提供7×24小時響應(yīng)，配套在線知識庫包含2000+技術(shù)文檔，并設(shè)有行業(yè)專屬專家團隊。

3.6 系統(tǒng)擴展能力

經(jīng)空客A350項目驗證，MODSIM可處理超過500萬網(wǎng)格單元的超大型裝配體，支持200+節(jié)點并行計算。

3.7 協(xié)同開發(fā)支持

基于3DEXPERIENCE的協(xié)同環(huán)境，支持全球20+團隊同時訪問仿真數(shù)據(jù)，版本管理精度達(dá)0.01mm級別。

3.8 行業(yè)實證案例

在寶馬電動平臺開發(fā)中，MODSIM將碰撞仿真周期從14天縮短至36小時，整車減重達(dá)12%的同時滿足五星安全標(biāo)準(zhǔn)。

4. 行業(yè)解決方案

4.1 汽車工程應(yīng)用
? 虛擬原型：減少70%物理樣機制作
? 輕量化設(shè)計：拓?fù)鋬?yōu)化實現(xiàn)材料效率最大化
? 安全驗證：C-NCAP工況全場景覆蓋
? 熱管理系統(tǒng)：電池包溫控精度提升40%

圖3：MODSIM汽車快速開發(fā)方案

4.2 航空航天應(yīng)用
● 復(fù)合材料分析：層合板失效預(yù)測準(zhǔn)確度達(dá)98%
● 氣動優(yōu)化：翼型設(shè)計迭代效率提升5倍
● 推進系統(tǒng)：燃燒室流場仿真誤差<2%
● 熱防護系統(tǒng)：重返大氣層熱流模擬精度±3%
● 多場耦合：機翼顫振分析時間縮短80%

圖4：MODSIM飛機結(jié)構(gòu)仿真案例

5. 主流平臺能力矩陣

四大仿真平臺深度對比表（?代表能力等級）

6. 實施路徑規(guī)劃

6.1 評估階段

? 建立技術(shù)需求矩陣（KANO模型）
? 執(zhí)行系統(tǒng)兼容性測試（POC驗證）
? 對標(biāo)行業(yè)標(biāo)桿案例（Benchmark）
? 開展試點項目（3-6個月周期）

6.2 部署階段

● 分階段上線（設(shè)計→基礎(chǔ)仿真→多物理場）
● 角色化培訓(xùn)體系（設(shè)計/仿真/管理）
● 構(gòu)建內(nèi)部專家團隊（認(rèn)證工程師培養(yǎng)）
● 建立知識管理體系（企業(yè)專屬知識庫）

6.3 優(yōu)化階段

? 每季度技術(shù)評估（ROI分析）
? 持續(xù)能力建設(shè)（年度培訓(xùn)計劃）
? 最佳實踐提煉（案例白皮書）
? 用戶反饋閉環(huán)（問題跟蹤系統(tǒng)）

7. 總結(jié)建議

在數(shù)字化研發(fā)轉(zhuǎn)型背景下，MODSIM憑借其獨特的"設(shè)計即仿真"理念，正重塑汽車與航空領(lǐng)域的開發(fā)模式。該平臺不僅實現(xiàn)技術(shù)層面的工具整合，更帶來組織協(xié)同效率的質(zhì)變提升。

建議企業(yè)在選型時重點關(guān)注：

1. CATIA生態(tài)的深度整合能力

2. 多學(xué)科仿真的一體化程度

3. 超大規(guī)模模型的處理性能

4. 行業(yè)專屬解決方案成熟度

5. 全生命周期成本效益比

對于已部署CATIA的企業(yè)，MODSIM的遷移成本最低可達(dá)傳統(tǒng)方案的1/5，是構(gòu)建數(shù)字孿生體系的優(yōu)選平臺。