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程序整合暨設計最佳化工具 OPTIMUS

NOESIS SOLUTIONS成立於1996年,是CYBERNET集團之子公司,公司總部位於比利時,多年來一直致力於程序整合(Process Integration)和多學科優化設計(Design Optimization ))相關技術的研究,是全球汽車、航空、電子、工程機械等領域主要的程序整合及設計最佳化(PIDO, Process Integration and Design Optimization )之軟體供應商,OPTIMUS則是NOESIS SOLUTIONS公司在PIDO領域中最重要產品。OPTIMUS採用視覺化的流程操作介面,可容易且快速整合產品設計過程中使用到的各種CAD/CAE軟體,幫助工程師自動化的進行程序分析,快速比較各種設計參數模擬之結果,最終得到最佳品質的設計參數。

OPTIMUS針對各產品設計參數進行分析模擬以及最佳化求解的過程,可以分成程序整合(Process Integration)、實驗設計(Design of Experiment)、反應曲面建置(Response Surface Modeling)、最佳化設計參數求解(Optimization) 以及穩健與可靠度分析設計(Robust & Reliability Design)等五個部分。使用者可經由這些分析過程建立一套完整的最佳化模擬分析流程,並透過其對產品之設計參數進行分析以提升產品良率及可靠性,同時降低生產成本,提高整體的經濟效益。下面將分別對此五個求解過程進行說明。

 

OPTIMUS在流程整合(Process Integration)方面提供強大的效能,使用者可以透過圖形化的操作介面建立工作流程,整合許多知名的CAD/CAE及電路模擬設計軟體,自動進行設計參數模擬並擷取各模擬後的數據,其應用領域涵蓋結構應力分析、動力學分析、流體CFD等計算,包含聲、光、電、磁與熱等;另外,OPTIMUS亦支援使用者自行開發的應用程式。因為OPTIMUS具有強大的軟體程序整合能力,可以執行高複雜度的工作流程,以達到更完善的模擬分析結果。



為了能夠快速建立及分析設計參數與產品特性間的相關性,OPTIMUS提供各種不同的設計實驗法(Design of Experiment簡稱DOE)例如全因子、三階全因子、拉丁超立方以及自行開發的設計實驗規則等,讓產品設計者利用最少的實驗模擬次數快速的找出設計參數對產品性特性間的相關性,增加產品設計者選擇設計參數的正確性。另外,產品設計者可以利用實驗數據建立響應曲面模型(Response Surface Modeling簡稱RSM),探討設計參數與產品特性之間的數學模式關係,並利用此數學模型求得設計參數最佳化解,減少因為使用CAD/CAE及電路模擬設計軟體求解最佳化所需的時間。



OPTIMUS提供許多數值最佳化的演算法可分別求單目標及多目標解,例如序列二次規劃(Sequential Quadratic Programming)等局部最佳化方法和基因演算法等全域最佳化方法,讓使用者能從多種方案中獲取最適合的最佳化法則,同時透過強大的後處理能力,使用者可以比較各種最佳化分析所得到的結果。

 



OPTIMUS強調在設計階段必須考慮設計參數的可靠度與穩健性,因此提供蒙地卡羅模擬及六個標準差 (Six Sigma)方法測試設計參數的穩健性,此外亦於最佳化過程中將標準差納入考量並求出最佳解,大大的提升產品設計最佳化的可靠度與強健性,使最佳化結果可以更加被信任。


 

 

  • 強大的整合CAD/CAE軟體方面之能力  目前 OPTIMUS已經可以與NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, MARC, LMS Virtual.Lab, LS-DYNA, PAM-CRASH, MADYMO, ADAMS, STAR-CD, FLUENT, CFX, CATIA, UG, Pro/E, SolidWorks, Ricardo Wave/Vectis, AVL Fire/Boost, AMESim, MATLAB, P-SPICE, MAPLE, MS Excel 等軟體進行整合。
  • 視覺化的資料後處理能力    OPTIMUS提供許多後處理的方法與統計圖形對模擬分析結果進行更深層意義的分析,讓使用者能快速以視覺化的方式了解實驗結果的相關性與可用度以及參數的敏感度。
  • 強大的並行處理能力   OPTIMUS可以針對不同的設計參數同時執行許多的模擬,且OPTIMUS提供更進階的平行處理能力,可以同時透過不同的網路節點去進行模擬。OPTIMUS平行運算的好處在於它可以支援Platform/LSF, PBS Pro 與 Sun GridEngine等其他平行運算管理系統,讓使用者透過網路來管理OPTIMUS所執行的分析工作。
  • 可完全與CATIA V5整合  Noesis Solutions是唯一提供最佳化方法針對CATIA V5進行完全整合的廠商。也就是說,CATIA的用戶可以透過OPTIMUS對開發中的產品進行兼具高可靠度與強健性的最佳化分析。
  • 針對強健性與可靠度進行最佳化分析    使用者可以透過OPTIMUS針對各個設計參數去探討其波動性,且提供包含 Normal (Gaussian), Lognormal, Uniform, Exponential, Triangle, Gamma, Beta, Rayleigh, Erlang, Gumbel, Weibull, User-Defined parameter等12個分配函數予各設計參數做使用。透過設計參數的變化,OPTIMUS的用戶可以藉由Monte Carlo Simulation (MCS)或是the faster First-Order Second Moment (FOSM)的方法去預測工作流輸出的參數結果誤差或是變異性,進一步了解產品的穩健性。同樣的,透過First-Order and Second-Order Method (FORM and SORM),用戶可以針對破壞與可靠度進行產品最佳化設計。在最新的版次裡,OPTIMUS也支援使用田口法進行實驗設計與最佳化分析。
 

 


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