MODSIM统一建模与仿真：打破CAD‑CAE数据孤岛，以天为周期完成仿真驱动设计迭代

MODSIM 在3DEXPERIENCE 平台的统一操作体验下，依托共用数据模型实现建模与仿真一体化，助力团队加快迭代速度、尽早发现问题、减少物理样机投入。

产品开发团队面临一个客观现实：产品 70%‑80% 的总成本在最早的设计阶段就已经锁定，但该阶段做出的决策往往只掌握部分信息。概念工程师急于拿出可行方案，设计工程师为了赶交付节点过度设计，仿真分析人员只能排队等待，对已经敲定的方案开展验证。最终结果就是：后期出现失效故障、代价高昂的返工，错失市场窗口。MODSIM 依托 3DEXPERIENCE 平台，在统一操作体验、共用数据模型的基础上实现建模仿真一体化。该模式从最初的草图阶段就打通设计与仿真，彻底改变上述困境。

相互隔离的 CAD 与 CAE 工具拖慢产品开发进度

走进绝大多数工程部门，会发现两类团队使用完全不同的工作语言：设计人员使用 CAD，分析人员使用 CAE。二者之间隔着一层由文件导出、曲面修复、重复前处理步骤构成的壁垒，这些工作要耗费数小时甚至数天宝贵工时。

这种割裂会带来实实在在的成本。产品信息彼此孤岛化之后，很难跨专业获取需求、设计意图与仿真结果的统一视图。各类问题会一直隐藏到开发周期后期，此时设计方案已经定型，大量相关方已经介入。问题发现得越晚，修复成本就越高；相关研究证实，开发的每一个阶段，错误修复成本都会按 10 倍量级放大。

概念工程师对此感受最为深刻。创新始于优质的概念方案，但早期模型迭代速度快，存在大量未知变量，针对每一个构想开展仿真驱动设计几乎不具备可操作性。于是团队只能妥协，得到一个可用方案就继续推进，放弃探索更优设计。

传统模式下，概念模型迭代速度极快，变更频繁、输入条件持续变化；把概念模型转换成仿真模型、完成测试，再对每一个构想重复整套流程，耗时太长。设计工程师没有充足时间，大量更优设计构想得不到验证。

有时仿真工程师拿到的是过期数据，输出的分析结果随之失效，因为设计版本更新已经快过仿真分析的进度。

速度与工程可信度之间的这种权衡，正是需要消除的痛点。

MODSIM：基于共用数据模型实现建模‑仿真一体化

MODSIM 模式消除了设计与分析之间的壁垒，在 3DEXPERIENCE 平台中将 CATIA、SOLIDWORKS 建模与 SIMULIA 仿真融合到同一个关联数据模型之中。CAD 模型与仿真模型完全同步，开展分析之前无需导出、转换或者修复模型。

仅此一项改变，就让团队的设计迭代周期从以周为单位，缩短至以小时甚至分钟为单位。修改几何，仿真随之自动更新。仿真不再是下游瓶颈，从概念阶段开始就驱动设计决策。对于概念工程师而言，这依赖稳健的模块化建模思路：概念模型由可复用的参数化模块搭建而成，输入条件或者总体架构发生变更时，模块之间的关联关系保持有效；每产生一个新构想，无需从零重建模型，就可以重新开展仿真。

一体化模型同时为更智能、更高效的分析方法铺平道路。物理驱动的生成式设计中，工程师定义重量、强度、压降、振动等性能指标，软件自动生成并评估多种设计方案。试验设计（DOE）在此基础上更进一步，让团队系统地遍历设计空间，分析大量备选方案，识别最优解，不必手动逐一测试每一种变体。

MODSIM 统一建模与仿真背后的数据模型，消除建模和仿真的边界。这直接消除了模型导出、转换带来的时间延迟。

对于承受降本、加速上市周期压力的团队而言，这类延迟绝非可以忽略不计。

从概念到可制造性：仿真驱动设计

电子驱动开发——由工程物料清单驱动的小工具有助于实现民主化。

一款产品单独工况下性能优异，仍要面对真实复杂工况，往往需要同时考虑多物理场效应。MODSIM 支持多物理场仿真，分析人员可以研究热量累积对结构完整性的影响、电磁场与热载荷的相互作用、运动车辆周围气流引发的变形等。正是这类问题决定产品能否按期、按成本目标完成交付。

同一套一体化环境，依托三类互补工程视角覆盖产品完整开发生命周期：

‑ 概念与设计工程师：借助 CATIA、SOLIDWORKS高级建模技术，快速从创意过渡到成熟产品定义。稳健模块化建模方式，产品架构变更时无需全盘重建模型；可复用模块加速变体创建；可视化脚本支持工程师实现几何自动化创建，探索复杂设计空间；知识工程（Knowledgeware）直接将工程经验、设计规则与最佳实践嵌入模型。结合仿真驱动设计，能够更早评估更多备选方案，产品迭代过程中持续保留设计意图。

‑ 仿真分析工程师：在同一套关联产品定义上开展工作，可直接调用 CATIA 、SOLIDWORKS建模能力。完成几何准备与简化、评估多学科响应，迭代拓扑、外形、板厚变更，不再需要反复在 CAD‑CAE 之间交接数据。仿真模板、网格划分规则、企业标准均可保存复用，在整个工程部门推广经过验证的分析方法。

‑ 制造工程师：更早开展可制造性验证，依托虚拟孪生，在问题流转到车间现场之前，识别过约束公差、刀具干涉、无法按预期加工的几何等各类缺陷。

材料复杂性带来另一项挑战。碳纤维等复合材料可以实现高强度轻量化设计，但成本高昂，容错空间小。纤维取向微小变化就会显著改变结构强度。MODSIM 帮助工程师识别需要加强的薄弱位置，自动铺层排布，从设计源头就将制造约束纳入考量。冲压模具设计同样可以获得该优势：零件发生变更，模具自动同步更新；软件解析几何、展开钣金、仿真生产流程，在投产前排查问题。

通过录入可制造性规则，虚拟孪生能够预判可制造性风险。在设计阶段发现问题，远比在车间现场整改成本更低。虚拟孪生还可以提前验证生产流程，保障按期投产。

依托虚拟孪生在虚拟环境排查问题，可以减少物理样机，降低开发成本，实现一次就符合要求的设计。

统一协同环境：单一可信数据源，具备端到端可追溯性

只有全体产品开发团队使用同一套数据源，建模‑仿真一体化的价值才能完全释放。作为基于云的 3DEXPERIENCE 平台组成部分，MODSIM 将概念设计工程师、仿真分析工程师、制造工程师、项目经理以及相关方汇聚到同一协同环境。所有人引用同一产品定义，共享同一套知识，消除跨工具传递文件带来的沟通延迟。

项目经理与相关方获得一项长期难以获取的能力：实时掌握产品开发状态。3DEXPERIENCE 平台的仪表板与分析工具展示实时需求、设计进度以及仿真性能数据。借助 MODSIM，管理人员可以看到哪些零部件尚未满足指标，提前识别风险，在问题扩大之前调整计划。平台基于云，项目信息可在任意设备访问，并生成高管与跨职能负责人可以直接决策的报告格式。

依托虚拟孪生，从工程师、项目经理、高管到销售的全部相关方，都可以查看产品在客户实际工况下的运行表现，并输入意见，保障推向市场的产品具备预期能力。

除了提供单一可信数据源，MODSIM 强化产品开发全流程可追溯。需求可以链接到对应的产品定义、仿真活动、输入数据以及结果；针对某一款产品，团队可以追溯做过哪些工作、背后的原因。包含模型版本、假设条件、参数、工况、计算结果，以及驱动本次活动对应的需求、工程问题或者决策。该数据连续性支撑结果复现、验证与确认（V&V）、审核认证，以及需求或模型变更时的影响分析。

设计与仿真不再是两套独立工作，转变为依托单一可信数据源的连续数据驱动流程；完整可追溯记录，不仅可以查看当前产品定义，还能了解关键工程决策的形成过程与背后原因。

依托性能驱动设计与 MODSIM，加速产品上市

MODSIM 从根本上改变产品开发团队的工作模式。将仿真左移至概念阶段，早期搭建虚拟孪生体验，融合 CATIA、SOLIDWORKS 高级建模技术与 SIMULIA 仿真，采用物理驱动的生成式设计开展优化。团队用更少时间、更低成本产出更优质产品。建模和仿真不再争夺项目周期资源，而是互相赋能，实现减少物理样机、加快设计迭代，留出更多空间开展真正的产品创新。

对于承受严格成本、合规以及上市周期压力的航空航天、汽车、船舶、工业装备团队而言，这套能力就是市场领跑者与普通参与者的分水岭。通过工程物料清单（工程 BOM）实现规模化部署，跨部门实现流程自动化，当下的投入将成为未来工程能力的底座，包含人工智能与机器学习集成。

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常见问题

什么是 MODSIM，它为何十分重要？

MODSIM 在 3DEXPERIENCE 平台统一操作体验下，依托共用数据模型融合 CATIA、SOLIDWORKS 建模与 SIMULIA 仿真。消除传统 CAD‑CAE 割裂，让团队在早期设计决策阶段就充分利用仿真洞察。减少后期失效故障、返工以及整体产品成本。

MODSIM 如何加速产品开发？

MODSIM 摒弃基于文件的工作流，采用具备可追溯性的单一可信工程数据源；设计迭代过程中几何与仿真始终保持关联。结合稳健模块化建模、可视化脚本、知识工程、可复用仿真方法，将仿真左移到概念阶段，迭代周期由数周缩短为数天，减少物理样机，帮助团队更快探索并收敛到更优设计方案。

MODSIM 可以为工程团队解决哪些问题？

MODSIM 消除 CAD‑CAE 工具孤岛带来的时间损耗，不再需要反复导出、修复、转换模型。避免设计问题在后期才暴露，降低错误修复成本；概念设计工程师、仿真分析工程师、制造工程师在同一个环境无缝协同，完整记录工作内容与决策原因，具备可追溯性。

MODSIM 如何支持多物理场仿真以及可制造性验证？

MODSIM 在同一一体化模型中开展热、结构、电磁、流体多物理场仿真。同时可以提前验证可制造性，在进入车间现场之前，就识别过约束公差、刀具干涉、复合材料纤维取向问题、钣金冲压风险。

哪些用户采用 MODSIM 收益最大？

航空航天、汽车、船舶、工业装备团队收益最高，尤其是面对严苛成本、合规、上市周期压力的企业。MODSIM 将概念工程、仿真、制造、项目相关方整合至具备可追溯性的统一环境，同时为高级自动化、AI 与机器学习集成打造面向未来的技术底座。