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AI+仿真：驅(qū)動工業(yè)智能變革新引擎（內(nèi)含100個AI應(yīng)用案例下載）

澳汰爾 2025-08-23 | 閱讀：437

△Altair 正式發(fā)布全球100個AI應(yīng)用案例電子書，內(nèi)容覆蓋10+行業(yè)的100個AI應(yīng)用場景。點(diǎn)擊圖片立即獲取，了解全球AI驅(qū)動工程設(shè)計應(yīng)用成功案例，以及AI技術(shù)如何為工業(yè)制造業(yè)的產(chǎn)品全生命周期帶來賦能與革新。

在人工智能與仿真的交匯領(lǐng)域，新的應(yīng)用方式正在不斷涌現(xiàn)。與常見的流行術(shù)語如機(jī)器學(xué)習(xí)、生成式AI和合成數(shù)據(jù)相比，我們更應(yīng)關(guān)注AI如何在實(shí)際工程中賦能仿真，加速研發(fā)流程、提升決策質(zhì)量。

關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式

在傳統(tǒng)制造行業(yè)，企業(yè)正積極探索如何借助AI脫穎而出。然而，許多企業(yè)仍對起步路徑和所需技能存有疑慮。需要明確的是，AI并非“即插即用”的解決方案，它依賴高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和有效的監(jiān)督模型。

本文以大規(guī)模鑄造為例，闡釋AI與仿真的深度融合。通過機(jī)器學(xué)習(xí)聚類技術(shù)，Altair幫助用戶從海量仿真數(shù)據(jù)中快速識別最優(yōu)設(shè)計方案，展現(xiàn)了“AI驅(qū)動的仿真”在實(shí)際工程中的巨大潛力。

? 高效的模型創(chuàng)建

基于幾何圖形（網(wǎng)格或 CAD 格式），算法可以將這些轉(zhuǎn)換為值，以便可以比較、編輯、聚類幾何圖形并將其劃分為組和類。這使得模型組織更容易，并使建模過程更高效。

? 多學(xué)科設(shè)計探索

利用參數(shù)化設(shè)計的現(xiàn)有結(jié)果，回歸分析可用于識別相關(guān)性并預(yù)測單個值或行為曲線。這樣可以填補(bǔ)測試數(shù)據(jù)中的空白。

? 快速預(yù)測物理行為

基于仿真結(jié)果和幾何結(jié)構(gòu)，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，無需運(yùn)行新的仿真即可進(jìn)行行為預(yù)測。

? 使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效捕獲復(fù)雜系統(tǒng)行為，而不是協(xié)同仿真

使用計算密集型仿真（例如離散元法（DEM）、計算流體動力學(xué) （CFD）和有限元分析（FEA））映射的復(fù)雜過程訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將其作為降階模型（ROM）再現(xiàn)系統(tǒng)行為。這使得系統(tǒng)仿真速度顯著加快，在某些情況下，速度可提高 1,000 倍，而不會影響精度。這為創(chuàng)新思想和系統(tǒng)性能優(yōu)化創(chuàng)造了機(jī)會。

圖 1：Altair? romAI? 是 Altair? HyperWorks? 設(shè)計和仿真平臺的一部分，是一個工具箱，可提高系統(tǒng)仿真效率。人工智能和動態(tài)系統(tǒng)理論技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了卓越的準(zhǔn)確性，同時大大減少了計算時間。

? 識別和優(yōu)化行為模式

基于許多設(shè)計變體的仿真結(jié)果，使用無監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)方法來創(chuàng)建具有統(tǒng)一行為模式的組。這使得我們可以直觀地處理數(shù)百次仿真。如下圖，最近的一個大規(guī)模鑄造示例展示了人工智能驅(qū)動的方法相對于傳統(tǒng)方法的巨大優(yōu)勢。

圖 2：使用 AI 理解和優(yōu)化大型鑄件組件的行為

全球100個AI應(yīng)用案例電子書下載

人工智能賦能生成式設(shè)計

? AI 支持的生成式設(shè)計全面優(yōu)化工作流程

在任何開發(fā)過程中，都必須考慮眾多要求，以協(xié)調(diào)輕量化設(shè)計、功能要求和可制造性。

巨型鑄造組件的優(yōu)化過程包括兩個階段。首先從基于線性化載荷情況的拓?fù)鋬?yōu)化開始，以實(shí)現(xiàn)有效的材料布置。然后與多學(xué)科優(yōu)化相結(jié)合，以評估組件的結(jié)構(gòu)性能，并使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)支持的鑄造模擬來檢查其可制造性。

? 拓?fù)鋬?yōu)化

Altair 強(qiáng)大的且經(jīng)過驗(yàn)證的生成式設(shè)計技術(shù)用于最有效地布置材料。在這里，可以為多學(xué)科載荷情況推導(dǎo)出最佳載荷路徑，包括數(shù)百種載荷工況、變量以及鑄件的制造約束。

? 多學(xué)科優(yōu)化

在上述步驟中，將響應(yīng)面建模（RSM）優(yōu)化的應(yīng)用與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，以滿足要求，并在非線性碰撞和鑄造仿真中為巨型鑄造結(jié)構(gòu)提供最優(yōu)的起筋方向和厚度分布。通過對完整的仿真結(jié)果進(jìn)行聚類和分類，可以克服純標(biāo)量、回歸類型的目標(biāo)，并與專家評估進(jìn)行比較，以優(yōu)化所需的組件行為。

? 可制造性分析

使用無監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)還可以評估可制造性。在壓鑄過程的仿真中，它可以識別不同設(shè)計變體的均勻性行為，如澆口處的流速或流動前沿等，以及確定澆口幾何形狀的最佳數(shù)量、尺寸和位置等。

圖 3 ：產(chǎn)品開發(fā)中的 AI 和仿真。應(yīng)用領(lǐng)域、輸入變量、使用的方法、預(yù)期結(jié)果和優(yōu)勢，以及在 Altair 工具中的實(shí)施。

Altair 助力工程與 AI

Altair將AI與生成式設(shè)計、先進(jìn)CAE技術(shù)深度融合，形成了一套面向巨型鑄造結(jié)構(gòu)的完整開發(fā)流程。該方法支持多學(xué)科變體分析，可同時處理數(shù)千種仿真方案，幫助企業(yè)快速鎖定最優(yōu)解。

通過將專家知識系統(tǒng)化、可擴(kuò)展化，Altair幫助用戶將AI深度融入仿真與制造全流程，實(shí)現(xiàn)從概念到量產(chǎn)的一體化智能設(shè)計。

同時，作為工程數(shù)據(jù)分析和 AI 解決方案的領(lǐng)先提供商，Altair 是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗狭藘煞N語言：工程和 AI。Altair 的無代碼 AI 解決方案讓新手和專家都可以輕松訪問機(jī)器學(xué)習(xí)和 AI平臺。總而言之，Altair 可以幫助各個公司組織實(shí)現(xiàn)仿真和數(shù)字化的轉(zhuǎn)型。

關(guān)于 Altair 澳汰爾

Altair 是計算智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，在仿真、高性能計算 (HPC) 和人工智能等領(lǐng)域提供軟件和云解決方案，服務(wù)于16000多家全球企業(yè)，應(yīng)用行業(yè)包括汽車、消費(fèi)電子、航空航天、能源、機(jī)車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。

近期，Altair被全球工業(yè)軟件領(lǐng)導(dǎo)者西門子收購，成為西門子數(shù)字化工業(yè)軟件(Siemens Digital Industries Software)旗下成員，進(jìn)一步鞏固西門子在仿真和工業(yè)人工智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者地位，其技術(shù)正與西門子Xcelerator解決方案進(jìn)行深度整合。