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经典多学科优化技术 Isight™

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• 现代产品（比如飞机、汽车、发动机、机器人、机床等），设计参数众多、运行环境复杂、性能指标互相制约，因此需要设计人员从系统工程角度、快速高效地探索设计空间、分析参数敏感性、寻找全局优化解、乃至进行品质优化。

• 在众多集成优化平台中，Isight最具有代表性。Isight起源于唐兆成博士上世纪80年代在美国GE公司的发明。当时，唐博士为波音777 GE90涡扇发动机进行轻量化优化设计、降低燃油消耗率和减重要求。通过Isight集成自动化不同专业学科的自编数学分析模型，用2周时间进行优化改进，最终使得燃油消耗率SFC下降1%，减轻重量200～250磅，每台引擎节省成本$25万。GE90发动机的预计总销量2000台，因此共节省成本达$5 亿。

• 经过近30年的不断研发，Isight已经得到大量世界级客户如波音、空客、NASA、洛-马等航空航天客户广泛使用并认同。在2002年Isight进入中国市场之后，迅速获得了高校、航空、航天、船舶、汽车等国内领先的高新技术研究部门认可。

技术特色

• 提供可视化的灵活的仿真流程搭建平台，具备广泛的CAD/CAE工具接口，用户可以拖拽方式快速建立复杂的仿真分析流程，设定和修改设计变量以及设计目标，自动进行多次分析循环。



• 提供完整而先进的优化技术包，使工程师能够快速高效地探索设计空间、分析参数敏感性、寻找全局优化解:

  • 试验设计:帮助用户了解和评估各个设计变量对设计目标的影响，便于进行设计参数的筛选以减少优化问题规模，包括：中心复合法，全因子组合法，超拉丁方法，优化拉丁方法，正交法和参数研究法以及用户自定义的数据文件。

  • 优化方法：将数值优化、全局探索法、Pointer优化专家和多目标优化算法形成有机的策略框架，提高优化的效率和精度。

  • 数学代理模型：减少优化中调用大规模CAE分析计算的次数，从而提高优化效率，包括：1~4阶响应面模型（RSM）、正交多项式、椭圆基神经网络、径向基函数(RBF) 神经网络、Kriging模型等。

  • 品质设计：考察各种不确定性因素，实现设计阶段的质量控制，提高产品可靠性和稳健性，降低制造和维修成本，包括：蒙特卡洛分析、田口设计、6Sigma稳健可靠性分析和优化。

  
  

技术原理

• Isight能够集成商用CAD、CAE和自编软件的多学科联合仿真，实现传统手工设计、分析与优化流程的自动化和标准化，进行多方案自动评估比较，最大限度重用模型、流程和知识，提高设计效率，缩短设计周期。

成功案例

• 航空涡轮发动机（通用电器GE）

• Isight几乎被应用于GE 所有发动机的研发设计中，包括其为波音787飞机设计的GEnx发动机。GE90 发动机改型项目中，实现单机减重250lb，比油耗下降1％，每个引擎节省近25 万美金，而整个工作在3 个月内完成，产生了巨大的经济效益。



• 飞机总体/结构/气动优化（空客）

• Isight成功地应用于A340-600, A400M, Beluga, A322, A380等多种机型的设计中，使飞机研制总费用（从新飞机设计到市场销售）降低5%，减少飞机最后研制阶段成本（final development phase costs）5%，缩短飞机研制周期30%，充分体现了多学科多目标优化在飞行器设计中的潜力和优势。



• ECU控制系统动态优化设计(福特汽车)

• 针对Camless无凸轮轴系统，优化执行器与发动机的气门控制模块，确保所有气门的最佳位置，实现有效降低近20%的污染排放和发动机负荷有效控制。



• 汽车动力传动系统优化匹配（长安汽车）

• 集成AVL Cruise软件建立计算汽车NEDC油耗和汽车动力性、等速油耗的仿真模型，合理优化主减速器速比和变速器各档位下的速比，在满足汽车动力性要求的前提下，降低了NEDC百公里油耗6%。



• 柴油发动机性能综合优化（玉柴机器）

• 通过进排气管径优化，提高了标定点、低速点和最大扭矩点充气效率；通过气门定时优化，结合发动机的气门的运动学和动力学设计了新的气门升程规律，大幅度的提高了中低速段的充气效率。



• 白车身架构优化设计（泛亚汽车）

• 通过Isight建立了白车身架构开发阶段的性能预测方法,快速评价各设计指标对车身结构灵敏度、变化趋势，平衡各性能及重量等指标。



• 动力总成悬置系统的优化设计（一汽）

• 在新开发车型的悬置系统优化设计中找到了悬置刚度、阻尼的最优水平，系统解耦以后可以很明显的减小振动，使动力总成的设计水平得到大幅度提高。



• 集成电力电子模块IPEM多学科设计优化（美国电力电子中心CPEC）

• “集成电力电子模块”IPEM (Integrated Power Electronics Modules) 广泛用于高性能电力传动、分布式配电系统、电源设备等领域。美国电力电子系统中心(CPEC) 通过将Isight集成优化工具和多学科的分析工具结合，对IPEM设备进行降低热阻、改善散热的设计优化。