optimus:過程集成與優化設計平台-中文百科頻道

optimus簡介

Optimus is the industry-leading Process Integration and Design Optimization (PIDO) software platform, bundling a powerful range of capabilities for Engineering Process Integration, Design Space Exploration, Engineering Optimization and Robustness & Reliability. These PIDO technologies help direct engineering simulations toward design candidates that outsmart competition while taking into account all relevant design constraints - effectively implementing an Objectives Driven Engineering process. Optimus users report design time savings averaging over 30%, while achieving 10% or more design performance improvements.

（Optimus是業界領先的工藝集成和設計優化（PIDO）軟件平台，為工程流程集成、設計空間探索、工程優化和堅固性與可靠性捆綁了一系列強大的功能。這些PIDO技術有助于将工程模拟引導到設計候選者，這些設計候選人在考慮到所有相關設計限制的同時，也超越了競争，從而有效地實施了目标驅動工程流程。Optimus用戶報告設計時間平均節省超過30%，同時實現10%或更多設計性能改進。）

當今，許多公司在進行産品設計時，都采用軟件工具來代替傳統的實驗，并且公認數值模拟比實驗不僅要快的多，而且能節省很大的費用。在數值模拟過程中，工程師首先要基于設計經驗或判斷确定主要的設計參數（像幾何形狀、材料屬性等），然後根據這些參數對問題進行建模及數值求解，從而得到産品的各種屬性，比如應力，耐用度或振動程度等。如果在模拟過程中發現問題（比如說某一部分裂開），就通過輸入參數的改變來修改模型和設計過程，模拟過程重新開始。過程重複的次數越多，可以确定的問題越多，直至得到滿意的設計結果。

這是一個不斷重複和誤差分析的過程。對每一次模拟所得的數據進行管理和分析都會花費工程師很長的時間；各種工程要求還可能會相互矛盾（比如說車輛設計中其重量與防撞性的關系）。工程師如何權衡各種要求時工作難度非常大。同時，模拟通常無法考慮産品特征、負載或制造過程中的某些不可避免的不定性和變化性。正是由于這些局限性，工程師通過數值模拟通常也能夠得到一些比較滿意的設計方案，但遠遠不是最佳方案。

針對上述種種問題，一種稱作PIDO（ProcessIntegrationandDesignOptimization），即過程集成和設計優化的軟件能夠很好地提供解決方案。這種軟件所提供的解決方案能夠幫助工程師自動地進行過程分析，快速比較各種設計選項，最終得到使得産品質量最佳的設計方案。其中最先進、最複雜的工具都由我們的OPTIMUS軟件提供，OPTIMUS軟件是Noesis系列中的一種。

功能

工作流集成

OPTIMUS能集成任何仿真軟件并驅動多學科工作流，包括市場上現有的商用程序和用戶自開發程序，比如NASTRAN、LS-DYNA、HYPERMESH、FLUENT、MATLAB等，涉及到了應力分析，碰撞分析，流體流動，聲光電熱磁等領域，同樣可以集成用戶用FORTRAN，C語言等編寫的程序。

試驗設計和響應面

工程師通常對一個研究對象要通過多次試驗了解其特性，尤其是設計變量和産品性能之間的關系。在仿真試驗中，工程師通過多個樣本點的試驗，達到了解研究對象的目的。試驗設計的目的是對樣本點的選取進行科學的設計，用較少的試驗樣本得到更多的信息。OPTIMUS通過數值計算技術和統計方法，選擇并分析一系列虛拟的試驗樣本，幫助工程師了解設計參數和産品性能之間的相關性和敏感度。在設計空間探索的樣本點上可以建立響應面模型，幫助工程師通過利用現有的實驗樣本信息最大限度地改進産品設計。

優化設計

OPTIMUS包含多種優化方法，針對不同的問題如單目标優化和多目标優化問題。當評估新的産品設計方案時，工程師經常需要在多個相互沖突的設計指标之間進行取舍，往往很難滿足所有指标，也就無法确定是否已經找到了最佳設計。Optimus提供的參數優化算法能自動調整仿真模型中的設計參數，提供滿足各個設計指标的多種優化設計方案，供設計人員根據具體需求進行選擇。OPTIMUS可以通過基于導數的快速尋優算法和先進的遺傳算法的結合，在複雜的設計問題中尋找最優設計。多目标優化算法能找到帕雷托前沿（Paretofronts），再多個相互沖突的設計目标中找到最優設計。

可靠性和魯棒性

由于制造公差和材料特性等不确定性因素，設計參數可能在設計名義值附近有所波動。很多時候，這些波動造成了意料之外的産品功能損失和質量問題。OPTIMUS能通過對設計空間的探索，找到産品性能對設計參數波動敏感最低的設計方案，既達到可靠性要求。魯棒性設計則是找到一種設計，當設計參數發生小的波動時，産品性能變化不會太大，性能的波動在允許的質量變化範圍以内，保證産品的穩健性。OPTIMUS包含多個魯棒性可靠性設計方法，可以針對不同的問題類型進行優化設計。