OPTIMUS

當今，許多公司在進行產品設計時，都採用軟件工具來代替傳統的實驗，並且公認數值模擬比實驗不僅要快的多，而且能節省很大的費用。在數值模擬過程中，工程師首先要基於設計經驗或判斷確定主要的設計參數（像幾何形狀、材料屬性等），然後根據這些參數對問題進行建模及數值求解，從而得到產品的各種屬性，比如應力，耐用度或振動程度等。如果在模擬過程中發現問題（比如説某一部分裂開），就通過輸入參數的改變來修改模型和設計過程，模擬過程重新開始。過程重複的次數越多，可以確定的問題越多，直至得到滿意的設計結果。

這是一個不斷重複和誤差分析的過程。對每一次模擬所得的數據進行管理和分析都會花費工程師很長的時間；各種工程要求還可能會相互矛盾（比如説車輛設計中其重量與防撞性的關係）。工程師如何權衡各種要求時工作難度非常大。同時，模擬通常無法考慮產品特徵、負載或製造過程中的某些不可避免的不定性和變化性。正是由於這些侷限性，工程師通過數值模擬通常也能夠得到一些比較滿意的設計方案，但遠遠不是最佳方案。

針對上述種種問題，一種稱作PIDO（Process Integration and Design Optimization），即過程集成和設計優化的軟件能夠很好地提供解決方案。這種軟件所提供的解決方案能夠幫助工程師自動地進行過程分析，快速比較各種設計選項，最終得到使得產品質量最佳的設計方案。其中最先進、最複雜的工具都由我們的OPTIMUS軟件提供，OPTIMUS軟件是Noesis系列中的一種。

1. 工作流集成

OPTIMUS能集成任何仿真軟件並驅動多學科工作流，包括市場上現有的商用程序和用户自開發程序，比如NASTRAN、LS-DYNA、HYPERMESH、FLUENT、MATLAB等，涉及到了應力分析，碰撞分析，流體流動，聲光電熱磁等領域，同樣可以集成用户用FORTRAN，C語言等編寫的程序。

2. 試驗設計和響應面

工程師通常對一個研究對象要通過多次試驗瞭解其特性，尤其是設計變量和產品性能之間的關係。在仿真試驗中，工程師通過多個樣本點的試驗，達到了解研究對象的目的。試驗設計的目的是對樣本點的選取進行科學的設計，用較少的試驗樣本得到更多的信息。OPTIMUS通過數值計算技術和統計方法，選擇並分析一系列虛擬的試驗樣本，幫助工程師瞭解設計參數和產品性能之間的相關性和敏感度。在設計空間探索的樣本點上可以建立響應面模型，幫助工程師通過利用現有的實驗樣本信息最大限度地改進產品設計。

3. 優化設計

OPTIMUS包含多種優化方法，針對不同的問題如單目標優化和多目標優化問題。當評估新的產品設計方案時，工程師經常需要在多個相互衝突的設計指標之間進行取捨，往往很難滿足所有指標，也就無法確定是否已經找到了最佳設計。Optimus提供的參數優化算法能自動調整仿真模型中的設計參數，提供滿足各個設計指標的多種優化設計方案，供設計人員根據具體需求進行選擇。OPTIMUS可以通過基於導數的快速尋優算法和先進的遺傳算法的結合，在複雜的設計問題中尋找最優設計。多目標優化算法能找到帕雷託前沿（Pareto fronts），再多個相互衝突的設計目標中找到最優設計。

4. 可靠性和魯棒性

由於製造公差和材料特性等不確定性因素，設計參數可能在設計名義值附近有所波動。很多時候，這些波動造成了意料之外的產品功能損失和質量問題。OPTIMUS能通過對設計空間的探索，找到產品性能對設計參數波動敏感最低的設計方案，既達到可靠性要求。魯棒性設計則是找到一種設計，當設計參數發生小的波動時，產品性能變化不會太大，性能的波動在允許的質量變化範圍以內，保證產品的穩健性。OPTIMUS包含多個魯棒性可靠性設計方法，可以針對不同的問題類型進行優化設計。

5. 並行

OPTIMUS的並行功能使得工程師能夠充分利用計算機資源，採用多CPU並行計算，包括多CPU的工作站、計算機集羣和並行資源管理系統，且工作流層和算法層均可並行計算，大大減少計算耗時。

Noesis Solutions位於比利時，在優化和仿真流程管理領域有10年以上的經驗，是汽車、航天航天、造船、電子產品、能源設備、醫療器械和其他製造行業工程創新的合作伙伴。公司致力於仿真過程集成和設計優化，Noesis Solutions公司團隊專注於幫助用户解決最具挑戰性的多學科工程問題。其母公司CYBERNET提供的解決方案覆蓋了電子、機械、光學、控制系統、通訊，IT信息技術、納米技術、新藥開發、知識創新等各個學科，為客户提供從產品的概念設計、物理設計、仿真優化、設計驗證和產品性能檢測全流程相關工具和服務。