體驗(yàn)時(shí)代的仿真

一個(gè)企業(yè)要想打造創(chuàng)新型體驗(yàn)，就必須利用靈活、迭代的方法開(kāi)展工作，在協(xié)作的環(huán)境中發(fā)揮創(chuàng)意、妥善利用知識(shí)。這就需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中時(shí)時(shí)處處充分利用仿真技術(shù)，做到靈活性和直觀性并存，一絲不茍且富有意義。必須在整個(gè)研發(fā)周期之中貫徹使用仿真，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)、專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在整個(gè)企業(yè)中的分享，而不僅限于工程部門。傳統(tǒng)工作流程使得仿真技術(shù)僅限于少數(shù)專家使用，這種現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)加以改變。為了在開(kāi)發(fā)流程早期階段就更好地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品要求，機(jī)構(gòu)需要新的流程和工具，不僅如此，還要向更廣泛的人員開(kāi)放關(guān)鍵仿真任務(wù)，同時(shí)獲取仿真的輸入并分享結(jié)果。此外，仿真實(shí)踐應(yīng)建立在支持可持續(xù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，幫助企業(yè)不斷發(fā)展體驗(yàn)，而非僅僅實(shí)施一次性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

由仿真主導(dǎo)的創(chuàng)新并非只靠為設(shè)計(jì)工程師簡(jiǎn)化一流的分析工具就能實(shí)現(xiàn)，而是需要進(jìn)一步推進(jìn)戰(zhàn)略性變革，讓整個(gè)機(jī)構(gòu)的利益相關(guān)方，包括市場(chǎng)營(yíng)銷和生產(chǎn)等不同部門共同推動(dòng)滿足需求，利用仿真技術(shù)來(lái)更好地提升產(chǎn)品體驗(yàn)。這有助于降低風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)決策，并最終有助于推出性能更出色的產(chǎn)品。

工程企業(yè)應(yīng)接納產(chǎn)品總體體驗(yàn)比產(chǎn)品本身特性更加關(guān)鍵的理念。采用仿真技術(shù)主導(dǎo)創(chuàng)新的實(shí)踐是推動(dòng)企業(yè)變革、在客戶體驗(yàn)至上的世界新秩序中高效競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵一步。

仿真一直在聯(lián)想ThinkPad筆記本電腦設(shè)計(jì)中扮演重要角色，而有限元素分析（FEA）等工具則用于常見(jiàn)的測(cè)試環(huán)節(jié)，以分析特定設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備摔落、靜態(tài)壓力、主板壓力和惡劣震蕩等情況的應(yīng)對(duì)能力。
時(shí)光快進(jìn)10年，仿真技術(shù)仍用于各種核心產(chǎn)品特性測(cè)試，同時(shí)也用來(lái)探索筆記本電腦使用的整體體驗(yàn)，包括鍵盤(pán)響應(yīng)性乃至應(yīng)對(duì)移動(dòng)辦公各種復(fù)雜條件的情況。
聯(lián)想位于北京的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中心（IDC）的高級(jí)經(jīng)理辛志峰（音）博士指出：“筆記本電腦面臨這種負(fù)載和壓力考驗(yàn)，它們要在不同地方工作?！痹撝行呢?fù)責(zé)新型筆記本電腦設(shè)計(jì)的仿真測(cè)試。

為了設(shè)計(jì)創(chuàng)新型筆記本電腦，滿足用戶整體體驗(yàn)要求，辛博士的團(tuán)隊(duì)在ThinkPad X300和T400的整個(gè)設(shè)計(jì)工作中采用Abaqus FEA。工程師早期采用Abaqus確認(rèn)產(chǎn)品強(qiáng)度，評(píng)估不同設(shè)計(jì)迭代，并發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題領(lǐng)域加以改進(jìn)。

舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)。FEA用于提高ThinkPad在典型使用條件下的結(jié)構(gòu)可靠性，同時(shí)滿足用戶單手拿著筆記本電腦時(shí)輕便的要求。在不影響強(qiáng)度和剛度前提下減少重量，仿真對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)至關(guān)重要，工程師能用仿真技術(shù)證實(shí)采用不同蓋板材料的可行性，比方說(shuō)是否用鋁制蓋板替換碳纖維加強(qiáng)型塑料蓋板。
按鍵感覺(jué)對(duì)整體用戶體驗(yàn)至關(guān)重要，F(xiàn)EA在加強(qiáng)筆記本電腦鍵盤(pán)設(shè)計(jì)方面也發(fā)揮了作用。團(tuán)隊(duì)通過(guò)非線性仿真建模按鍵壓力對(duì)弧形橡膠彈簧的壓力影響，從而減少了產(chǎn)品厚度，讓設(shè)計(jì)變得更薄，同時(shí)保持原有的按鍵觸感。

辛博士指出：“感覺(jué)聽(tīng)起來(lái)比較模糊，但有了FEA，感覺(jué)也是可以量化的。在所有案例中，仿真技術(shù)都與物理測(cè)試中的真實(shí)世界行為密切相關(guān)?！?/span>

堆疊封裝(FiPoP)的熱仿真
隨著消費(fèi)者要求手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等設(shè)備提供更多存儲(chǔ)容量和計(jì)算功能，制造商必須在印制電路板（PCB）有限的空間內(nèi)集成更多科技。采用創(chuàng)新封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)縱向或三維堆疊，就能滿足上述目標(biāo)要求。
要進(jìn)一步降低這種堆疊封裝解決方案的尺寸、厚度和成本，可采用扇入堆疊封裝（FiPoP）技術(shù)。FiPoP有助于進(jìn)一步提高器件集成，同時(shí)滿足典型手持設(shè)備的可靠性要求。
不過(guò)，F(xiàn)iPoP由于堆疊散熱經(jīng)常出現(xiàn)故障問(wèn)題。受空間和成本限制，為散熱提供熱通道是保持焊點(diǎn)溫度的唯一途徑。鑒于上述，在開(kāi)發(fā)移動(dòng)手持設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須高度關(guān)注芯片封裝高效散熱通道的問(wèn)題。硅片熱流進(jìn)入環(huán)境有兩種主要機(jī)制：

1. 通過(guò)上下封裝硅片的連接、底板和PCB焊球傳導(dǎo)熱量。
2. 通過(guò)安裝在封裝頂部、側(cè)邊的芯片傳導(dǎo)。
熱量從封裝通過(guò)對(duì)流輻射傳導(dǎo)到周邊。圣何塞州立大學(xué)的研究生在教授指導(dǎo)下研究本問(wèn)題，用Abaqus/CAE進(jìn)行測(cè)試封裝建模。選擇Abaqus是因為它能創(chuàng)建微米級(jí)精密部件，這是涉及通孔、銅線和引腳的封裝建模所必需的。Abaqus采用了表面間接觸法來(lái)定義電子/熱力/IO路徑。Abaqus/ CAE中的接觸檢測(cè)工具集能自動(dòng)生成所有必需的表面接觸，非常便于定義
模型中的大量熱接觸。
仿真預(yù)測(cè)FiPoP底部封裝的熱阻將隨熱通孔和封裝下放置焊球數(shù)量的提升而下降。根據(jù)預(yù)期，整個(gè)封裝熱阻會(huì)隨著芯片尺寸下降而提升。

打造世界級(jí)的洗衣機(jī)或任何滿足未來(lái)需求的產(chǎn)品都需要世界級(jí)的工程設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)要在生命流程每個(gè)階段支持關(guān)鍵的開(kāi)發(fā)工作。
由于數(shù)字仿真應(yīng)用集成于3DEXPERIENCE平臺(tái)，企業(yè)能確保所有工程師都100%了解消費(fèi)者需求、性能要求和每個(gè)開(kāi)發(fā)階段中各部門的工作狀態(tài)。
早期仿真有助于設(shè)計(jì)仿真協(xié)同，讓各團(tuán)隊(duì)進(jìn)行更多可能性迭代，考慮到更多的選擇方案，這是過(guò)去傳統(tǒng)的專家經(jīng)驗(yàn)型驗(yàn)證方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
通過(guò)協(xié)同仿真和一體化仿真工作流程，相關(guān)技術(shù)會(huì)產(chǎn)生更高的復(fù)雜性，這就讓工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用統(tǒng)一信息源開(kāi)展協(xié)作并滿足性能要求變得更加重要。
從設(shè)計(jì)到制造采用仿真技術(shù)來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，這比利用實(shí)物樣機(jī)測(cè)試速度更快，成本更低，也有助于各部門都能就可制造性和上市策略等問(wèn)題做出關(guān)鍵決策，甚至能根據(jù)經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的結(jié)果而非假定來(lái)分析可維護(hù)性問(wèn)題。
將貼近真實(shí)結(jié)果的仿真作為3DEXPERIENCE平臺(tái)的組成部分，公司不僅能推出采用最新技術(shù)特性的最出色產(chǎn)品，還能帶來(lái)贏得市場(chǎng)成功的體驗(yàn)，更好地吸引客戶，使企業(yè)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)
勢(shì)。

達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA?仿真應(yīng)用以其旗艦級(jí)Abaqus有限元素分析（FEA）技術(shù)而聞名，而近年來(lái)公司進(jìn)一步擴(kuò)展產(chǎn)品組合，包括：
? 面向FEA和多物理分析的Abaqus
? 面向流程一體化和設(shè)計(jì)的Isight
? 面向仿真流程和數(shù)據(jù)管理的SLM
? 面向結(jié)構(gòu)和流體優(yōu)化的Tosca
? 面向疲勞和耐用性的fe-safe
?面向注塑仿真和注塑成型分析的Simpoe-Mol
? 面向多體動(dòng)力學(xué)仿真的SIMPACK
SIMULIA積極集成有關(guān)高可靠性技術(shù)到3DEXPERIENCE平臺(tái)中，該平臺(tái)則為所有仿真用戶提供突破性功能以提高效率和協(xié)作，滿足高性能可視化、批處理和基于規(guī)則的計(jì)算、協(xié)作組裝、結(jié)果分析和流程數(shù)據(jù)管理等要求。