善用數位分身落實數據管理 ANSYS打造模擬分析平台加速設計生產流程

製造流程如何掌握智慧化設計，讓設計流程更完善，降低製造風險？導入模擬分析模組達成數位分身的實踐，是一項可行方式。ANSYS Taiwan Application Engineering Manager茆尚勳博士指出，產品開發生命週期呈現V字型流程，從源頭列出規格、規劃系統需求，系統之下還有次系統組成，接著會再延伸出內部各結構設計，最後才會製造、組裝完成出貨給客戶。

這一段V字型流程，都牽涉到一件事，也就是數據的連續性。為何數據如此重要？茆尚勳解釋，80%成本在設計早期階段就已經確定，如果能掌握數據，在設計時候來提高產品效能，那就能讓維護成本降低10%~20%。又或是研發時間縮短，通過拓撲優化製造流程，藉此提升產品的品質。

不過只掌握數據，只能做到「見樹不見林」，也就是無法具體理解是哪個製造環節有問題，導致握有數據，但卻找不到具體的「病因」。對此，茆尚勳任認為透過模擬(Simulation)工具，以3D繪圖呈現物理計算分析後的樣貌，在可視化的界面洞察問題，進而補強產品設計的弱點。

不過高度複雜的機電產品，往往牽涉多樣學科知識，因此ANSYS提供的模擬軟體工具，具備多學科聯合模擬環境，集成3D ROM、FMUs、VHDL-AMS、Modelica等模型。「我們做數位世界的分析，就是發揮數位元與物理世界交互融合的價值，透過分析可獲得相關模擬資料，在產品未製造之前，就掌握加工流程、產品設計端是否有問題，」茆尚勳解釋。

不過在模擬過程，會牽涉企業內部流程及人員溝通的複雜性，就會有人力孤島、技術孤島、儲存孤島等挑戰。茆尚勳提到，當工程師要執行一整套模擬流程的工作項目，包含前端收集數據(需掌握設計指標參考型號CAD、初步設計CAD、材料等相關文檔)，在模擬前還要準備模型檔、最佳實踐模擬相關文檔，以及前處理階段掌握幾何、網格、負載、材料、工況等資料。

當這些資料都蒐集之後，下一步要開始計算及結果管理，這時候需要有資料轉換、共用、拷貝、遠端存取，到後處理環節還要自動化處理、資料共用。模擬報告產生之後，還會牽涉資料追溯、共用，最後一步才是完成到資料歸檔。上述流程若彼此數據沒有串連、內部成員平常沒有協作習慣、檔案也沒有共享，在模擬過程就會面臨困難。

為解決上述問題，Ansys推出一套模擬流程與資料管理平台(SPDM)，主要功能可涵蓋三大階段。首先在前端的設計模擬協同業務流程，SPDM可幫助協作流程整理、擬定流程範本、設定協作流程。到了模擬自動化流程，整理模擬最佳實踐，集成模擬工具以構建工具鏈，形成App。最後一段的模擬資料管理，有資料介面定義、數據視覺化、數據追溯等協助。

茆尚勳最後強調，SPDM也能搭配數位分身的應用，透過對設備與機具的深度模擬，達成更細緻、更即時的監控，再結合智慧分析軟體，進一步降低管理人員負擔，提高整體管理效能。