AI无从颠覆的壁垒,揭秘数字孪生巨头达索系统

2019-12-17 · 16:58
[ 亿欧导读 ] 三维建模、仿真模拟助力企业数字化设计研发升级
工业软件,智能工厂,

图片来自“123RF”

随着工业4.0时代的来临,新技术赋能传统制造全流程,实现从设计研发、仿真验证到生产制造、使用维护的全面数字化升级。

达索系统经过40余年的积淀,实现从三维建模到仿真模拟到三维体验的能力升级,并利用仿真模拟铸造高壁垒,在服务波音、空客等行业头部客户的过程中积累了丰富的行业经验。

提起三维建模、数字孪生,达索系统是第一代名词。经过40年历练,达索系统最新市值近360亿欧元,拥有波音、空客、宝马、奔驰、格力、美的、阿迪达斯、爱马仕等来自不同行业的大客户。作为数字孪生的巨头公司,达索系统缘何成功?

今年6月,达索系统斥资58亿美元现金收购药物临床数据分析服务商Medidata,是迄今为止数字孪生领域最大的一笔收购,此举意味着公司发展战略有什么新变化?

爱分析近期调研了这家数字孪生巨头公司,并采访了公司达索系统大中华区渠道技术总监冯升华,就达索系统三维建模的特点、仿真模拟的技术难点、业务场景应用、未来发展战略进行了深入探讨。

达索系统

40年三维建模积累,与波音公司共成长

达索系统成立于1981年,作为从达索航空分离出来的IT公司,早期主要服务于飞机制造商,解决从二维到三维的建模问题。

上世纪90年代,达索系统与波音公司合作建造数字样机,融入多学科知识。

到上世纪末,达索系统提出对产品全生命周期进行数字化的理念,实现对产品从设计研发、仿真验证到生产制造、使用维护的全流程的数字化。

2012年,达索系统提出构建三维体验平台的新概念。除了对产品本身进行建模,还对产品的外部环境和内部原材料构成进行数字化,以更好地体验产品和内外部环境的关系。

基于三维体验平台,达索系统的主要业务功能包括三维建模、仿真模拟、协作管理和数据分析。目前达索系统的应用已覆盖航空航天、交通运输、工业设备、高科技、能源行业等11个行业。

3DEXPERIENCE平台

三维建模是达索系统早期的核心业务,区别于传统三维建模软件,达索系统创建的模型包含的信息量更丰富,可以直接用于生产制造。比如在建筑领域,利用达索系统建造的模型详细地记录了建筑的成本信息,包括钢筋、玻璃、水泥等原材料信息。

另外,达索系统可以实现对复杂形体建筑的数字化建模,比如鸟巢的数字化建模就是达索系统在国内建筑领域应用的典范。

仿真模拟作为达索系统的优势业务,可以对产品使用所处真实环境进行模拟。比如在与波音公司合作建造数字样机的项目中,通过模拟空气的流速对机翼产生的压强、发动机喷气产生的推力等,对飞机起飞条件进行测试,测试后的数字样机可以用于生产制造。

另外,在国贸地铁建设项目中,达索系统通过模拟分析隧道开挖对地上立交桥的影响,确定地铁建设条件。上海环球金融中心、中央电视台新址等也采用达索系统的解决方案进行抗震分析。

在三维建模、仿真模拟的基础上衍生出了在线协作平台,可以实现产品从设计到制造的全流程多人在线协同操作。在线协作平台颠覆了传统用基于文件的方式,设计师、工程师、制造商可以同时打开一个由600万个零件组成的飞机模型并对其进行修改,极大地提升了工作效率。

另一项新增的业务在生命科学领域,为药品从研发到临床试验到审批上市提供支撑。

药品临床试验往往耗时6-7年,期间会产生大量的试验数据,而在新药上市审批阶段需要向药监部门提交药品临床试验的全部数据,因此对临床数据的采集分析将有助于构建药品的全生命周期管理。

包含生命科学领域,达索系统目前的应用覆盖航空航天、交通运输、工业设备、高科技、能源行业等11个行业。在全球市场的客户包括航空领域的波音、空客公司,交通运输领域的宝马、大众、丰田、本田等汽车制造商。在家居生活领域,阿迪达斯、爱马仕、LV等也利用达索系统的解决方案完成对创新的设计。

在中国市场,C919大型客机利用达索系统完成数字模型设计。

一汽轿车、上汽集团、蔚来汽车等采用达索系统对汽车数字化模型进行构建。达索系统中国区客户还包括高科技电子行业,比如格力、美的采用达索系统的解决方案优化智能制造流程,长虹、海信利用达索系统的解决方案进行产品数字研发。

仿真模拟技术壁垒高,AI无从颠覆

达索系统的突出价值在于仿真模拟技术,需要对力学、化学、电磁学、控制学、热学、流体学等多学科的知识进行数字化,技术壁垒高。

达索系统超高的仿真模拟技术壁垒,源自近40年发展过程中积累的丰富经验。

比如在航天领域,达索系统与波音、空客长期合作,参与历代机型的数字飞机模型建造和飞行测试模拟。无数次的测试和反馈积累了丰富的数据基础和行业理解,使达索系统成为该领域最大的软件服务商。

在细分专项领域,达索系统通过收购来完善自身的功能。比如,声学模拟领域,达索系统就是通过外部收购实现对汽车、飞机降噪的分析。

在采访中冯升华表示,人工智能公司想通过新的算法取代达索系统是非常困难的。人工智能技术虽然可以整合多学科知识,但由于缺少相关行业经验,缺少和行业头部企业合作的机会,仅凭理论知识很难保证建造的产品最终可以投入使用。

未来发展瞄准制造业、建筑城市和生命科学领域

紧跟从制造大国迈向制造强国的国家战略,达索系统在中国的战略重点定位服务制造业企业。除了对制造业产品研发提供三维建模和仿真模拟支持外,达索系统将以数字化的方式优化企业的智能制造流程,降低企业的生产库存、提高机器运行效率。

在全球战略布局上,达索系统持续推进在建筑城市与地域开发领域的应用。比如对采矿过程进行数字化,实现对大自然的保护。在铁路建设领域,利用达索系统对铁路建设方案进行分析,选择对环境影响小、成本低、建设周期短的方案进行建设。

在数字城市领域,达索系统和新加坡政府合作开展了数字新加坡的项目,借助数字化的手段改善城市运行机制,提升市民幸福感。通过构建整个城市的数字模型,将获取的外部数据,包括交通、移动网络、教育、医疗、物联网等涉及国计民生的各类信息,导入到虚拟城市模型中进行分析验证。

比如将收集到的小学生行走路线数据导入到城市模型中对小学生的活动范围进行分析,在小学生经常活动的区域增设保安和警示牌。

达索系统全球另一个未来重点发展的领域是生命科学领域,目前全球Top100的药企大多都是采用达索系统的BIOVIA产品进行药品研发设计,达索系统内积累了丰富的病毒和药品数据库。

今年6月,达索系统斥资58亿美元并购Medidata,意味着公司从研发环节扩张至临床试验环节,未来还将继续扩张至药品全生命周期的数字化管理服务。

对达索系统中国区技术总监冯升华

近期,爱分析对达索系统中国区技术总监冯升华进行了专访,冯升华为清华大学精密仪器系博士,佛罗里达工业工程博士后,在达索系统有8年的任职经验。以下为访谈的部分内容摘录。

软件应用深度与行业商业化程度正相关

爱分析:三维建模平台在哪些行业的应用较成熟?

冯升华:越接近消费者、商业化程度越高的行业IT化越成熟,相反远离消费者越接近上游的行业IT化成熟度越低,比如制造业、建筑和基础设施、能源和原材料的IT成熟度逐次降低。

爱分析:AI对三维仿真建模行业的影响如何?

冯升华:AI在整个产品生命周期里的应用是很广泛的,比如在设计环节,借助人工智能,可以自动设计出符合规格要求的零件,并进行3D打印。同时,利用人工智能设计的产品既能满足性能的要求,又是最节约材料的。AI在设计迭代中也有应用,可以自动对发现的声学、结构问题等进行调整。

爱分析:您认为国内未来会有类似达索系统的工业软件吗?

冯升华:短期来看国内很难出现类似的工业软件,我认为有两个鸿沟较难逾越。

第一,从产品本身来说,达索系统软件的发展积累了多年的工业发展经验,比如基于达索系统进行的飞机研发积累了航空行业的经验。达索系统软件在产品迭代的过程中积累了多年的经验,这些经验的积累短时间是很难逾越的。

第二,达索系统软件并购了多家各领域的优秀软件,软件的性能得到了不断优化。国内类似的工业软件公司很难去并购国外的公司,自己开发成本又比较高,行业发展环境也一般,因此短时间很难出现类似达索系统的工业软件。

从三维建模到三维体验平台的跃迁

爱分析:达索系统软件公司的发展历程是怎样的?

冯升华:达索最早是从达索航空的IT部门分离出来的。

第一阶段是从设计飞机的角度想解决二维转三维的问题,实现所见即所得。即在电脑中用几何图形的方式把产品建出来,可以直接用于生产制造,这是第一个阶段主要解决的问题。

第二个阶段是上世纪90年代初和波音公司合作的过程,波音公司提出要做数字样机,即在电脑里建成的飞机在现实中建出来后就可以飞,这要求在电脑中建造的不只是飞机的样子,需要将飞机飞行所涉及的空气动力学、结构力学、控制学、电磁学等多学科的知识进行数字化。

第三个阶段是上世纪末提出的对产品生命周期管理的数字化。即不局限于在电脑中建造飞机或是汽车的样机等产品的最终状态,而是将飞机的设计研发、仿真验证到生产制造、产品维护的产品全生命周期进行数字化。

第四个阶段打造三维体验平台,从宏观到微观完善对产品和内外部环境的数字化。比如对于汽车来说,可以实现汽车驾驶过程中周边环境的数字化以及汽车内部使用材料的数字化,从而改进用户体验。

爱分析:达索系统软件主要应用于哪些行业?

冯升华:主要应用于11个行业,包括航空航天与国防行业,比如利用达索系统来设计飞机。还有交通运输、船舶与海洋工程、工业设备行业,其中工业设备行业的应用比前三类稍微薄弱一些。

此外,达索系统软件应用于高科技电子行业,比如格力和美的利用达索系统设计智能制造生产系统。包装消费品与零售、生命科学、能源与材料、建筑城市与地域开发和商业服务行业。

爱分析:达索系统在家居和生活方式领域主要的应用是什么?

冯升华:比如利用达索系统对一双鞋子进行三维建模仿真分析,分析鞋子的舒适性、跑步时是否会对人体产生冲击等,用数字化的方式表达知识、传承知识。

爱分析:达索系统软件可以解决什么实际问题?

冯升华:举个例子,达索系统的一个重要应用是电磁分析,比如汽车有上百个传感器、手机有几十个传感器,不同的传感器之间会有电磁信号干扰,用数字化仿真的方式进行模拟,可以有效解决电磁干扰的问题。

爱分析:达索系统软件的服务人群主要有哪些?企业里什么部门会使用达索系统软件?

冯升华:达索系统软件服务的是整个企业,每个人都可以使用。从行业维度来看,达索系统数字化解决方案分为四个层级,分别是行业、解决方案、流程、角色,分别解决不同层面的问题,最终落脚点是为企业中不同角色职能的人提供相应的服务。

覆盖多学科知识和全生命周期的管理

爱分析:达索系统三维仿真建模实现的底层基础是什么?

冯升华:底层基础是依靠专家经验和算法来共同实现,借助专家的经验形成分析的步骤,再调用算法来完成仿真建模。

爱分析:达索系统内部由哪些子系统构成?

冯升华:包括PLM(产品生命周期管理)、MOM(制造运营管理)和ERP(企业资源管理),通过Powerby实现三个系统的一体化。达索系统的三维体验平台是基于数据操作的,不需要传输文件,可以实现多人在平台上共同协作。对于大模型,可以只打开模型的一部分进行操作。

爱分析:达索系统3D建模与其他软件建模的区别是什么?

冯升华:达索系统建造的不仅是产品的样子,达索系统的三维体验平台上承载了产品生命周期知识、与外部环境相关的多学科的知识,比如可以获取建造一栋楼房的成本信息。另外,达索系统建造的产品模型精准性高,可以直接用于生产制造。

爱分析:达索系统在构建三维平台的过程中的技术难点是什么?

冯升华:第一个核心难点是处理大模型的能力,比如说建造一架飞机需要600万个零件,怎样打开这样一个超大规模的产品是第一个要解决的难点。

第二个难点是如何实现模型的精准性,涉及力学、化学、电磁学、控制学、热学、流体学等多学科的知识,里面有很多技术壁垒。比如利用达索系统进行抗震性计算、隧道开挖的安全性计算、对手机跌落的计算等,每一个算法都可能涉及专利壁垒。

从制造业向建筑城市、生命科学领域迈进

爱分析:未来2-3年达索系统在中国的发展战略是什么?

冯升华:第一,是与国家发展战略匹配,中国是制造大国,未来要发展成制造强国,因此达索系统会继续服务制造业企业,加强在制造领域的应用。

第二,除了传统制造业,我们还会重点扩展达索系统软件在建筑城市与国土资源领域和能源与原材料行业的应用,比如铁路建设、核电站、水电站的数字化仿真模拟。

第三,加大在生命科学领域的投入。

爱分析:达索系统在智慧城市领域的落地应用案例有哪些?

冯升华:在某智慧城市项目中,利用达索系统构建的三维城市模型实现大屏展示的效果,即带上VR眼镜就可以看到整个南沙新区的城市风貌。另外,可以辅助规划决策,比如对交通的规划、商业和工厂的规划和能源分布的规划等等。

在数字新加坡的项目中,利用达索系统的三维体验平台可以实现交通规划、能源规划、房地产规划、污染控制、海啸灾害控制、物联网规划、移动网络规划等等。

爱分析:达索系统在城市领域应用主要的数据来源有哪些?

冯升华:政府及相关部门会提供数据,包括地理信息数据和遥感数据等。在三维城市的基础上,根据政府想要规划的方向,比如交通、能源、移动网络、房地产等等,相关部门会提供相应的数据。目前已经有1000多个数据图层。

爱分析:达索系统在生命科学领域的应用都有哪些?

冯升华:应用可以覆盖从药物研发到制造、临床试验、上市、销售、病历管理等全流程。

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编辑:马晓龙

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