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“山寨”一词渐渐流行起来，是指那些擅长仿冒、抄袭的中国企业，不做研发，以极低成本优势抢占市场，就像当年口碑不佳的“温州鞋”，或许是企业发展的必经阶段吧。
有限元分析想必大家都不陌生，我在珠江三角洲地区作过调查，几乎不到1%的企业引进过有限元分析，也就是走访一百家企业，或许有一家曾经引进过有限元分析，也许会被告知之前引进过某某CAE软件，后来停止使用了。
珠江三角洲地区号称世界模具之都，在被誉为领先科技的塑胶模具行业中，正规引进Moldflow做塑胶模具分析的模具工厂寥寥无几。我曾经走访某知名塑胶零件和模具厂，厂长十分自豪的向我展示了他们的庞大的废塑胶零件回收车间，其回收能力之强，回收效果之佳，规模之大，让人叹为观止。殊不知，真正好的塑胶加工厂，塑胶零件的回收率应该是“0”。导致塑胶零件报废的原因有：模具质量差；注塑机工艺参数不稳定；塑胶质量不高；还有很重要的原因是模具未经过有限元分析优化。
CAE包含的内容很广，凡是用计算机软件替代实物实验的，都可以称之为CAE，有限元分析是其中一个重要组成部分。
我曾经与某日用品生产企业研发主管交谈时，想听听他对有限元分析的看法，该企业产品主要出口，外国的买家要求做跌落试验，他告诉我说，每次产品样机出来后，都是以实物做跌落试验。不做有限元仿真分析的原因是：人才难求，软件太贵，计算机硬件要求高。
有限元分析在制造业背负了价格高、人才难求、难以推广的恶名声，要想企业广为接受，难度之大可想而知。
据了解，国外某著名品牌手机研发周期至少1年以上，多则3年，研发过程中涉及大量物理实验，电脑模拟仿真是确保产品质量的重要环节，可谓数年磨一剑，反观国内一些以“山寨”冠名的手机生产企业，直接打劫了外国手机的研究成果，省了大笔的软件投入，高素质人才培养成本，专利权购买成本。。。，这类企业的研发中心一般都不会配备原装电脑，组装的台式机或许是几年前购买的，操作系统自然是A版的，因为不需要研发了，那么，这些投入都是多余的了。
事实上，大部分的企业还是以研发为核心竞争力，特别是经历了OEM朝着ODM转型的企业，已经不再满足跟着其他企业脚步走了，毕竟拾人牙慧，非长久之计。但是，有限元分析的高投入，人才难求是很现实要面对的问题。
有限元分析投入高到什么地步呢？
我曾经咨询过过某外国CAE软件专业厂家，被告知，基本包价格以人民币百万元计，高级包和有关选项加起来投入至少两百万，还不包括给客户做考题和实施CAE的费用。这仅仅是某一家软件的投入，如此高的投入只能一名工程师操作，尽管有些是计算点数，看起来点数不少，实际使用时，一个工程师登陆系统做前处理，或者开始求解，就占去了太多的点数了。很显然，一家企业的产品只用一个领域，或者一家CAE软件是不够的，只有一个人可以操作CAE软件，也是不够的。要想像CAD/CAM那样，工程师人手一份，至少分析师人手一份都很困难。相信现阶段很少有企业会用A版CAE软件，就不用考虑不花钱使用CAE软件的企业了。
这样的投资规模对于一般企业来说，实在是难以承受。
有限元分析的导入规划是关键
有限元分析结果不准确也是很致命的，原因自然是多方面的，有限元分析就是用数学模型和方程，来解释真实世界的现象，要做好有限元分析，除了选择合适的软件，摸索规律，积累经验也是十分重要的，不能指望一蹴而就。对于企业来说，不像投资三维CAD/CAM软件的效果来得直接。而且，要做好有限元分析，与之配套的实验设备也是必不可少的。引进CAE分析软件之前，要做好周密的规划，根据分析的对象和分析领域，匹配好相应的实验设备，还要依托实施顾问的经验。企业盲目投资CAE的结果，往往会得出“CAE没什么用”的错误结论，也让其他企业望而却步。
有限元分析由三个部分构成，几何模型处理和分析条件建立--前处理，分析求解，结果的查看--后处理。根据国外的CAE实施经验，比较倾向于将有限元前后处理与求解器分开来投资，最理想的布局模式是每位设计师都参与前后处理，而不是成立独立的CAE部门，在设计完成后，由CAE部门验证。边设计、边分析，在线式完成有限元分析，而不是设计完成后的离线式的验证。
前后处理领域是相对独立的，这方面有著名的HyperMesh、ANSA、NX Advanced FEM、FEMAP等一系列软件，其中性价比最佳的首推FEMAP，尽管国内FEMAP知名度还很低，相信假以时日，会有更多的企业了解这个作为美日韩船舶行业标准的有限元前后处理软件的强大。
构建高效率、高可用性的有限元分析系统，较好的投资模式是将前后处理与求解器分离，事实上，求解的过程对于有限元分析来说，很少需要人工干预，只要架设一台，或者几台高性能计算服务器，选购合适的求解软件，就具备计算条件了。有限元分析的关键在于前处理，特别是几何模型的网格划分，俗称“打网格”。再好的求解器，没有符合要求的网格，就像无源之水。
“打网格”在有限元分析中占的时间比例很高，一般都超过50%，甚至直接导致有限元分析无法跟上产品研发进度。以Moldflow分析为例，复杂模型的处理时间几乎占到80%分析的周期，珠江三角洲早就进入两周交模具的时代了，从接单开始计算，一般的模具出厂时间在两周左右，大型复杂、高精度模具在四周左右，也就是说网格还没有“打”完，模具就要出厂了。很多购买Moldflow这类模具专用分析软件的工厂，只是拿来给客户参观的摆设。
有限元分析的投资策略--前后处理与求解器分开，全员参与
根据产品涉及的应用领域，选购合适的求解器，这部分投入是必须的。在我的理解中，这些求解器就像打印机，凡是要做CAE分析的公司，都要像购买打印机那样购买求解器。
要想实现100%产品都采用计算机分析仿真和优化，必须将全体设计人员发动起来，全员参与CAE，不能从体制上将CAE部门完全独立出来，而是要由企业内部的高级CAE人才，或者外部的CAE顾问，将CAE体系建立起来。
寻找性价比高、易于使用的前后处理器是有限元分析投入的关键，有些前后处理软件比整套求解器还贵，尽管性能优异，也只能作为专业分析人员使用的，不可能做到设计师人手一份，并且高级前后处理工具一般的工程师难以掌握。
西门子PLM软件（原UGS）的FEMAP和NX Advanced FEM就是适合设计师使用的前后处理器，特别是性价比极佳的FEMAP，在AutoCAD的价位上，具备整船分析能力。
求解器租赁，分析计算外包服务
遍布珠江三角洲的CNC机床加工点，相信大家都不陌生吧。按照每小时计算加工费用，以CNC或者慢走丝线切割为例，从早期单价几百元，已经下降到几十元了。这种外包的作业模式同样适用于CAE分析市场，国外就有很多专业分析公司，提供CAE外包计算服务，国内一些城市也出现了政府或者研究机构投资的大型计算服务公司，这从某种程度上缓解了企业投资求解器的压力，并且，培养高级分析人才的成本也会降低，CAE投资的风险也不大。
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发表于 2010-10-28 15:15:22
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