在传统制造业的研发领域,工程师的“经验”曾是最宝贵的财富。产品开发往往依赖于类比设计、物理样机反复“试错”和前辈积累的规则手册。这种模式不仅周期漫长、成本高昂,更在当今追求个性化、智能化与可持续性的复杂产品面前显得力不从心。一场深刻的研发范式变革正在发生:从依赖“过去的经验”转向基于“未来的仿真”与“全流程数据”。在这场变革中,达索系统的3DEXPERIENCE平台,正以其强大的虚拟孪生与仿真驱动能力,成为引领企业跨越鸿沟的核心引擎。
一、传统“经验驱动”模式的瓶颈与挑战
经验驱动研发的核心局限在于其“后验性”和“局部性”。它高度依赖既有成功案例,难以创新突破;物理样机制作与测试消耗大量时间和资源;各学科(如结构、流体、电磁)设计分离,易导致后期集成冲突;最重要的是,它无法在数字世界中全面预测产品在真实环境中的全生命周期表现。面对新能源汽车的电池安全、飞行器的气动效率、医疗器械的生物相容性等复杂系统工程,传统方法已接近能力边界。
二、达索系统的核心赋能:构建“仿真驱动”的研发新范式
达索系统并非仅提供孤立的仿真工具,而是通过其统一的3DEXPERIENCE平台,为企业构建一个从设计伊始就融入仿真、数据贯穿始终的协同研发环境。其赋能主要体现在三个层面:
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虚拟孪生:从物理样机到数字连续体的跃迁
达索系统的核心理念是创建与物理产品完全对应的“虚拟孪生”。这不仅仅是一个3D模型,而是一个集成了几何、材料、行为规则,并能模拟其在真实物理环境中运行状态的动态数字模型。从概念设计阶段,工程师就可以在虚拟世界中测试产品性能,预测其制造、使用乃至维护阶段的表现。例如,在飞机研发中,通过虚拟孪生可以模拟不同气候条件下的飞行状态、载荷疲劳,从而大幅减少风洞试验和实飞测试次数,将问题消灭在萌芽阶段。 -
多学科、多尺度的统一仿真平台
达索系统旗下的SIMULIA品牌提供了覆盖结构力学、流体动力学、电磁仿真、声学、多体动力学等几乎全部物理领域的仿真解决方案。关键在于,这些工具被深度集成在3DEXPERIENCE平台上,实现了多学科协同仿真。这意味着机械工程师、流体分析师、电子工程师可以在同一数据模型上并行工作,实时评估设计变更对多领域性能的耦合影响。例如,开发智能手机时,可以同步仿真天线信号(电磁)、散热(流体)与结构强度(力学),实现性能最优解。 -
数据与知识的沉淀与智能驱动
平台将所有研发活动产生的数据——设计参数、仿真结果、测试数据、用户反馈——关联存储,形成企业的“数字知识资产”。通过大数据分析与人工智能技术,平台能挖掘数据背后的规律,将隐性的专家经验转化为显性的设计规则与预测模型。例如,系统可以自动推荐经过仿真验证的优选设计参数,或预警某些设计可能引发的历史常见故障,使研发从“依赖个人经验”走向“基于集体智慧和数据智能”。
三、转型路径与价值实现:从流程重塑到价值创新
达索系统赋能企业的研发变革,通常沿着一条清晰的路径深化:
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单点突破:在关键部件或核心性能问题上应用高保真仿真,替代部分物理实验,快速验证设计可行性。
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流程集成:将仿真前移,嵌入到标准设计流程中,建立“设计-仿真-优化”的快速迭代循环,实现“仿真驱动设计”。
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系统协同:在平台支持下,实现跨部门、跨学科、甚至与供应链伙伴的基于统一虚拟孪生的协同研发。
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生态创新:利用虚拟孪生探索全新的商业模式,如预测性维护、个性化产品定制或作为服务(XaaS)的产品运营。
其带来的商业价值是显著的:
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加速创新:研发周期缩短高达50%,更快响应市场。
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降本增效:物理样机成本与试验次数减少30%-70%,材料与能源消耗降低。
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提升质量:提前预测并解决绝大多数潜在问题,产品可靠性与性能显著提升。
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风险管控:在虚拟环境中安全地探索激进创新方案,降低实物开发风险。
结语
从“经验驱动”到“仿真与数据驱动”,本质上是研发从“手工业时代”迈向“数字化智能时代”的范式革命。达索系统的3DEXPERIENCE平台,通过构建贯穿产品全生命周期的虚拟孪生,将仿真从后端验证工具提升为前端创新的核心驱动力,将离散的数据汇聚为持续增值的知识资产。对于志在赢得未来竞争的企业而言,拥抱这一变革,不仅是提升研发效率的战术选择,更是构筑面向未来可持续创新核心能力的战略必然。在虚拟世界中穷尽现实世界的所有可能,这正是达索系统赋能企业实现的,从“试错”到“预测”的研发智慧飞跃。







