Simcenter Heeds 软件
一款功能强大的设计空间探索与优化软件,可与 CAD 和 CAE ,Plant Simulation,Matlab集成工具对接,以推动您的仿真应用创新
Simcenter Heeds 简介
Simcenter HEEDS 是一款可以通过自动化分析流程、最大化利用计算资源、以及高效探索设计空间来加速产品开发过程。同时,它还能对新设计概念进行性能评估,确保满足性能要求,从而推动创新解决方案的产生。 设计空间探索 Simcenter HEEDS 能够高效地探索和优化设计空间中的多种方案与参数,帮助工程师更轻松、更高效地获得更优的设计结果。 时间与成本效率 通过设计过程自动化与优化算法,Simcenter HEEDS 可以在短时间内分析大量设计变体,从而显著降低产品开发所需的时间和成本。 多学科优化 Simcenter HEEDS 支持多工程学科的同步优化,使设计优化能从整体上考虑跨领域的交互影响,确保结果更加全面和合理。 工作流自动化 Simcenter HEEDS 可以自动化设计与优化过程中的重复性任务,从而简化工作流、提高效率。这种自动化有助于加快决策速度,并更全面地探索设计空间。
为什么在工厂仿真优化中选择 Simcenter HEEDS?
在生产和物流系统的仿真中,设计方案往往涉及产能、节拍、布局、物流策略、设备配置等多因素耦合问题。Simcenter HEEDS 可以将 Plant Simulation 等仿真平台与优化算法、AI 工具结合,帮助企业更快地找到高效可行的解决方案。
设计空间探索:
HEEDS 能够自动调用 Plant Simulation 模型,系统性地探索不同的工厂布局、生产节拍、设备数量或调度策略,快速识别出性能更优的方案(如产能提升、瓶颈减少、库存优化)。
时间与成本效率:
传统的工厂仿真优化往往依赖人工试错,效率低。HEEDS 可以在后台自动批量运行仿真场景,利用优化算法在短时间内测试大量方案,从而大幅减少人工建模试验成本,加快决策过程。
多学科优化:
工厂优化不仅涉及生产节拍,还包括能耗、物流效率、人力资源和成本等因素。HEEDS 支持多目标优化,能够同时考虑多个指标(如产出率、能源消耗、运营成本),找到平衡各方的综合最优解。
工作流自动化:
通过与 Plant Simulation 的集成,HEEDS 能够自动化参数修改、仿真执行与结果收集,形成闭环优化工作流。这避免了人工反复修改模型的低效操作,提升了整体仿真分析效率。
因此,Simcenter HEEDS 为工厂仿真带来的最大价值在于 自动化 + 系统优化 ——它不仅能替代人工试错,还能从全局角度找到更优的生产和物流策略,助力企业提升工厂的产能、效率和韧性。
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HEEDS软件的功能
Simcenter HEEDS 通过自动化工作流,让产品开发过程更高效。凭借对大量商业 CAD 与 CAE 工具的接口支持,HEEDS 能够快速、便捷地集成多种技术,无需编写自定义脚本或进行手动操作。不同建模与仿真产品之间的数据可自动共享,从而高效评估性能权衡与设计鲁棒性。 Simcenter HEEDS 帮助用户简化并自动化虚拟样机开发流程,它能够: 创建流程流,结合内部工具以及商业化的 1D、2D、3D 仿真 和 成本评估工具 修改任意原生几何模型 稳健地重新网格化或更新任意物理仿真模型 支持 协同仿真(co-simulation) 或 顺序工作流 自动重建模型以探索更广泛的设计空间 借助 Simcenter HEEDS,用户可以轻松定义设计工作流,并在不同的建模与仿真工具之间自动共享数据。这样,工程师可以将精力集中在 深入理解设计并选择最佳方案 上,而不是浪费在繁琐的操作中。 HEEDS 的 过程自动化能力 使用户只需一键即可评估任意设计变体。在工作流完全自动化后,后续的设计空间探索将更加轻松和高效。
1D/2D/3D仿真整合:可以把 Plant Simulation(工厂/物流仿真,2D/3D) 与 成本模型(1D/Excel/数据库)、甚至 自动化控制仿真(如Emulate3D) 集成到同一个流程中。 协同仿真:支持 Plant Simulation 与其他工具(如能源仿真、供应链仿真) 协同运行,统一评估。 自动参数迭代:比如自动调整生产节拍、人员配置、AGV数量,批量运行仿真场景,快速获得 Pareto 最优解。 一键运行:工程师无需手动修改模型和导出结果,HEEDS 会自动完成流程,让你专注于结果的分析与决策。
Simcenter HEEDS 能充分利用现有的硬件投资,实现对所有计算资源的高效使用。这些资源包括本地或远程的 Windows / Linux 工作站或集群,以及 云计算资源,从而加速创新型产品开发。 Simcenter HEEDS 分布式执行 (Distributed Execution) 的能力包括: 利用所有可用的计算资源 通过多层次并行(工作流级、任务级、核心级)减少仿真周转时间 支持无限数量的载荷工况 (load cases) 在不同平台与操作系统之间编排仿真任务 灵活利用高效的许可机制、高性能计算 (HPC) 和云计算资源 最大化虚拟仿真投资,实现 全年无休 (24/7/365) 运算可用性 借助 Simcenter HEEDS,用户可以高效调度现有硬件资源,包括本地、远程、集群和云计算。例如: 在笔记本的 Windows 系统 上自动修改几何模型 在 Linux 服务器 上运行结构变形仿真 在 Linux 集群的多核 上运行计算流体力学 (CFD) 仿真 HEEDS 可以编排整个分布式流程,并将所有设计空间探索结果统一整合。
面向数字化工厂仿真Heeds可以:
远程批量运行:将不同参数组合的仿真任务分发集群,批量运行几百甚至几千个仿真场景。 跨学科整合:在集群上同时运行物流仿真 (Plant Simulation)、能耗分析 (1D EnergySim)、流体/温控仿真 (CFD),由 HEEDS 统一协调。 结果汇总与优化:HEEDS 自动收集所有运行结果,绘制 Pareto 边界,帮助快速找到最优工厂布局或物流策略。 这样一来,仿真效率最大化,不再受限于单机算力,且工程师不用手动管理任务,能把更多精力放在 优化结果解读与决策上。
与大多数传统优化工具不同,后者通常需要高度专业化的技术专长,并且需要对模型进行简化以实现高效搜索,Simcenter HEEDS 让所有设计师和工程师都能参与创新探索。 Simcenter HEEDS 内置的专有 设计空间探索 (Design Space Exploration, DSE) 功能,能够同时利用多种全局与局部搜索策略,并在探索过程中自适应地调整搜索方式。用户无需掌握复杂的算法搜索知识,但可以通过协作式搜索功能轻松融入自身的工程直觉。这一过程使用户能够在最少的仿真时间与成本下,识别出高性能的设计族群。 这种方法被称为 系统化人为错误减少与预测方法 (SHERPA, Systematic Human Error Reduction and Prediction Approach),其特点包括: 无需模型简化、拟合或代理模型 (surrogates) 采用混合式、自适应的智能搜索,在更少的评估次数中找到更优设计 缩短搜索时间、降低产品开发成本与设计风险
在工厂物流仿真场景下(如 生产线平衡、AGV 调度、仓库布局、BHS 行李系统): 传统做法:需要专家选择优化算法(如遗传算法、DOE、蒙特卡洛),且必须对模型简化,才能在有限算力内搜索。 HEEDS + SHERPA: 不必对 Plant Simulation 模型做大幅度简化,即可直接用于优化探索; 自动混合全局搜索(大范围探索可能解)与局部搜索(细化最优解),并动态调整策略; 工程师只需设定设计变量(如输送线间距、缓冲容量、工人数量、AGV 数量等)和目标(如吞吐量最大化、能耗最小化),即可快速得到高质量方案; 系统还能发现多个 Pareto 最优解族群,供决策层选择。
Simcenter HEEDS AI Simulation Predictor 是 SHERPA 的性能加速器,能够强化其最先进的搜索技术,使其运行速度更快。该加速功能专为需要加快搜索进程的 Simcenter HEEDS 用户设计,尤其适用于耗时的 CAE 分析或长周期优化任务。 Simcenter HEEDS AI Simulation Predictor 通过引入 精度感知型 AI(accuracy-aware AI),作为 混合自适应搜索框架 的一部分,能够: 在当前搜索过程中主动学习并持续优化; 为未来的设计探索积累经验; 在保持相同设计预算的前提下,大幅缩短设计优化时间; 提供与 SHERPA 相当的结果,同时具备显著的性能加速潜力。 在长周期优化任务中,它最多可节省 40% 的计算时间!此外,该技术还支持 数据复用,能够将以往的探索结果应用于新产品和新系统的设计中,从而进一步节省时间与成本。 用户 无需具备 AI 专业知识 —— 该技术可无缝集成至现有工作流中,在 SHERPA 搜索框架内加速计算密集型的 CAE 仿真。借助 Simcenter HEEDS AI仿真加速器,用户可以:更快完成任务; 或者在相同时间内执行更多仿真。 无论选择哪种方式,都能更快地发现更优的设计方案。
面向工厂仿真时: 高耗时仿真加速:对大规模仓储/分拣/AGV 调度模型,优化时可大幅降低迭代所需时间。 历史数据复用:例如曾经的 AGV 调度优化结果,可作为新方案搜索的起点,缩短收敛时间。 更快得到 Pareto 前沿解:在多目标优化(如吞吐量 vs. 能耗 vs. 人工成本)中,加快搜索找到平衡方案。 无须 AI 专业技能:工厂工程师可直接使用,无需掌握机器学习算法。
Simcenter HEEDS 软件可以在虚拟样机设计过程中,轻松探索性能权衡,并有效支持设计评审。通过该软件,用户可以: 深入洞察 产品设计的不同备选方案; 识别 一系列表现最优的设计族群; 发现 成本效益高的设计改进空间; 在设计评审中,提供对设计变量敏感性的支持; 评估 设计对制造公差的鲁棒性。 Simcenter HEEDS 允许用户在广泛的设计方案中进行性能对比,找到既可行又具有优良特性与鲁棒性的设计族群。该软件帮助您在多目标与约束之间理解设计表现,快速识别设计对输入变量的敏感性,从而在设计评审过程中更有信心地作出即时决策,并预测未来结果。
面向工厂仿真时,设计备选方案比较:在 BHS(行李处理系统)、物流分拣系统等模型中,可以快速比较不同布局、控制策略、设备配置对吞吐量、能耗、等待时间的影响。 发现最优解族群:不是只找到单一最优解,而是识别“高性能解簇”,例如多个分拣线/AGV 调度组合,都能满足目标。 成本敏感性分析:帮助确定在不显著降低吞吐量的前提下,减少设备数量或带宽,从而降低投资成本。 支持设计评审:在评审会议中,可以展示输入参数(如 AGV 数量、分拣线长度、缓冲区容量)对系统性能的敏感性。 鲁棒性分析:验证系统在存在制造偏差、随机事件(设备小故障、行李到达波动)下的表现是否依旧稳定。
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