1. 引言

在競爭激烈的汽車與航空航天領域，仿真技術已成為產品研發不可或缺的環節。通過在設計階段驗證概念并優化性能，仿真平臺能有效縮短開發周期并降低物理樣機制作成本。

MODSIM（建模與仿真）作為達索系統3DEXPERIENCE平臺的核心解決方案，將CAD（計算機輔助設計）與CAE（計算機輔助工程）深度整合，為工程師提供從概念設計到虛擬驗證的完整工具鏈，實現產品開發流程的全面優化。

2. MODSIM技術解析

2.1 技術架構

MODSIM通過革命性的技術整合，在3DEXPERIENCE平臺上構建了統一的設計仿真環境。該方案深度融合CATIA建模技術與SIMULIA仿真引擎，實現幾何模型與仿真數據的雙向實時聯動。

這種架構突破傳統"設計-仿真"的瀑布式流程，支持在單一數據源上進行多學科協作，有效消除部門間的數據孤島（詳見圖1）。

圖1：3DEXPERIENCE平臺中的MODSIM架構

2.2 核心功能特性

1. 深度集成：CATIA與SIMULIA原生融合
2. 早期驗證：概念階段即可進行功能仿真
3. 智能數據處理：自動幾何清理與參數傳遞
4. 敏捷迭代：CAD變更即時同步仿真模型
5. 統一數據源：多學科團隊共享基準模型
6. 云算力支持：HPC加速大規模仿真計算
7. 實時更新：支持設計參數的即時反饋

3. 仿真平臺選型關鍵指標

3.1 CAD系統兼容性

MODSIM與CATIA的原生兼容性保障設計數據無損傳遞，相較其他平臺減少90%的格式轉換工作。對于NX等第三方CAD系統，需評估數據接口的魯棒性。

3.2 仿真能力覆蓋度

MODSIM支持六大核心仿真場景：
● 結構力學分析
● 計算流體力學（CFD）
● 熱力學分析
● 電磁場模擬
● 多物理場耦合
● 系統級仿真

圖2：MODSIM設計-仿真一體化工作流

3.3 易用性評估

基于CATIA用戶界面開發，MODSIM顯著降低學習曲線。實測數據顯示，工程師平均3天即可掌握基礎仿真操作。

3.4 許可模式分析

MODSIM提供基于角色的靈活授權機制，支持按需訂閱模式。對比傳統買斷制，可降低企業30%的初期投入。

3.5 技術支持體系

達索系統全球技術支持網絡提供7×24小時響應，配套在線知識庫包含2000+技術文檔，并設有行業專屬專家團隊。

3.6 系統擴展能力

經空客A350項目驗證，MODSIM可處理超過500萬網格單元的超大型裝配體，支持200+節點并行計算。

3.7 協同開發支持

基于3DEXPERIENCE的協同環境，支持全球20+團隊同時訪問仿真數據，版本管理精度達0.01mm級別。

3.8 行業實證案例

在寶馬電動平臺開發中，MODSIM將碰撞仿真周期從14天縮短至36小時，整車減重達12%的同時滿足五星安全標準。

4. 行業解決方案

4.1 汽車工程應用
? 虛擬原型：減少70%物理樣機制作
? 輕量化設計：拓撲優化實現材料效率最大化
? 安全驗證：C-NCAP工況全場景覆蓋
? 熱管理系統：電池包溫控精度提升40%

圖3：MODSIM汽車快速開發方案

4.2 航空航天應用
● 復合材料分析：層合板失效預測準確度達98%
● 氣動優化：翼型設計迭代效率提升5倍
● 推進系統：燃燒室流場仿真誤差<2%
● 熱防護系統：重返大氣層熱流模擬精度±3%
● 多場耦合：機翼顫振分析時間縮短80%

圖4：MODSIM飛機結構仿真案例

5. 主流平臺能力矩陣

��?四大仿真平臺深度對比表（?代表能力等級）

分析維度	MODSIM (CATIA)	ANSYS	Simcenter (NX)	COMSOL
??CAD兼容性??	???? CATIA原生集成	???? 支持SolidWorks/Creo等	???? NX無縫對接	??? 通用接口需轉換
??界面生態??	???? 全流程統一設計環境	??? 模塊化界面需切換	???? Teamcenter工具鏈集成	?? 獨立操作界面
??多物理場??	???? 整車級耦合仿真方案	???? 行業專屬套件庫	??? 系統級振動噪聲分析	???? PDE自定義方程優勢
??學習成本??	?? CATIA用戶零過渡	??? 需掌握APDL命令流	?? NX用戶易上手	???? 需數學建模基礎
??部署成本??	???? 企業級訂閱制	??? 模塊疊加費用較高	???? PLM打包方案	?? 按物理場模塊收費
??典型場景??	整車碰撞/流體仿真	芯片熱分析/電磁仿真	機械系統NVH優化	微流控/超材料仿真
??核心優勢??	設計仿真一體化	專業領域深度解決方案	制造工藝閉環驗證	多物理場方程自由耦合
??用戶分布??	奔馳/空客等主機廠	博世/高通等零部件企業	三一重工/格力等制造商	MIT/中科院等科研機構

6. 實施路徑規劃

6.1 評估階段

? 建立技術需求矩陣（KANO模型）
? 執行系統兼容性測試（POC驗證）
? 對標行業標桿案例（Benchmark）
? 開展試點項目（3-6個月周期）

6.2 部署階段

● 分階段上線（設計→基礎仿真→多物理場）
● 角色化培訓體系（設計/仿真/管理）
● 構建內部專家團隊（認證工程師培養）
● 建立知識管理體系（企業專屬知識庫）

6.3 優化階段

? 每季度技術評估（ROI分析）
? 持續能力建設（年度培訓計劃）
? 最佳實踐提煉（案例白皮書）
? 用戶反饋閉環（問題跟蹤系統）

7. 總結建議

在數字化研發轉型背景下，MODSIM憑借其獨特的"設計即仿真"理念，正重塑汽車與航空領域的開發模式。該平臺不僅實現技術層面的工具整合，更帶來組織協同效率的質變提升。

建議企業在選型時重點關注：

1. CATIA生態的深度整合能力
2. 多學科仿真的一體化程度
3. 超大規模模型的處理性能
4. 行業專屬解決方案成熟度
5. 全生命周期成本效益比

對于已部署CATIA的企業，MODSIM的遷移成本最低可達傳統方案的1/5，是構建數字孿生體系的優選平臺。