消费电子研发困境与鲁班系统仿真软件及解决方案
消费研发困境
以手机为代表的消费电子行业是当前少有的几个竞争极为激烈的行业，主要体现在以下几个方面：
1.研发周期短
手机产品的上市周期一般为一年，除去前期需求确认、概念设计以及后期爬坡、量产等环节，留给核心研发的时间一般只有几个月，在几个月的时间内一款手机要从无到有达到量产及上市要求，研发的进度是非常紧张的，研发计划基本都是按天倒排的。
2.新技术应用成分高
各个手机厂家为了在新产品发布时能够推出更多的卖点，往往在每一代产品中都大量引入最新的器件、更新的材料，而不倾向于使用成熟稳定的器件、材料，新技术的应用带来一系列的未知问题，例如新器件的可靠性、新材料的耐久性等等，手机产品又是一个海量发货的产品，在各个消费者手中的使用方式不尽相同，这些新技术的引入给手机产品研发带来极大的挑战。
3.产品设计复杂度高
智能手机看似不大，但其中应用了大量高精密的器件和结构，例如仅仅一个几毫米尺寸的手机摄像头中，就包含了数十个极精密的器件和结构；又如在折叠手机转轴中，复杂的设计有时候会出现上百个运动部件，同时由于尺寸限制，整机设计空间极大压缩，手机的研发需要“螺蛳壳里做道场”。
4.研发设计挑战极限
智能手机已经发展了十余年，手机产品设计不断趋于极致，要想在激烈的市场竞争中实现突破，产品的形态、外观、结构不断挑战极限，手机的研发设计不是以单一可靠性为研发目标，而是需要平衡竞争力、可靠性、功能、性能等各个方面的要求，设计上基本没有冗余，而往往是略微突破极限，这就要求企业具备高度可量化的研发能力，能够精准找到各个设计要素的边界。
当然，手机为代表的消费电子产品的研发挑战不仅仅只有以上几点，还有例如产品多学科交叉设计冲突、方案继承性低、来料一致性差等等各种困难，都对于研发能力提出了不同的挑战，就不一一列举了。手机产品的研发挑战，与其它高竞争制造业行业的研发能力困境大致相同，解决这些问题，主要还是要靠不断升级研发能力。
研发挑战对仿真能力的需求
在高度竞争的消费电子行业，要想在产品竞争力、质量等方面领先竞争对手，最有效的手段就是升级研发能力，即能够做出竞争对手做不出的产品。这样的商业目标对研发能力的升级需求笔者总结主要有两个方面，产品能力和过程能力。
1.产品能力
即落地在产品上的技术能力，例如新的器件、材料，更新的软件算法、更高的硬件配置等，这些技术能力能够在产品上直接看到，能够落地到具体的产品部分上，能够通过竞争对手逆向发现。其能力往往固化在产业链上游企业中。例如，更高性能的结构材料、更高配置的器件往往由供应商提供，掌握技术本身的往往以上游供应商为主，其能力并不完全固化在消费电子厂商，消费电子厂商并不能对产品相关技术实现完全控制或者保密。
2.过程能力
即企业达成产品设计挑战所具备的方法和手段，其能力水平并不能与产品的具体的部分一一对应，但对产品整体的研发效率、质量、成本以及关键设计的达成具有重要的影响作用，主要建设在企业研发内部，属于企业自身的研发能力，这是企业差异化研发竞争力的重要组成部分。例如测试能力、DFX能力、研发组织能力等，仿真能力作为一种更加先进的研发手段是其中极其重要的部分。
在众多的研发公共技术能力建设上，仿真技术是其中最有通盘提升研发能力的平台技术。现今，部分领导地位的手机厂商已经将仿真技术作为研发能力建设的核心，构建了仿真深度融合研发流程的技术体系。
这一方面显著提升了产品研发过程中的“基于数据的决策”，让整机研发时由于复杂度太高导致的疑难问题从“玄学”变成了“显学”；另一方面，研发过程中仿真技术的充分融合，也对仿真技术能力提出了更高的要求，不仅仅要求在研发关键决策时能够提供及时、准确的数据支撑，同时，也经常要求仿真在问题出现之前识别并消除问题，从而对仿真的效率、精度、平台能力、智能优化等能力提出了更高的要求。
消费电子行业
仿真技术应用特点
消费电子行业的仿真能力建设相比其他行业有一些不同的特点：
1.极致的效率驱动
由于手机产品研发的迭代极快，对仿真的效率需求也是极高的，研发过程中，一个设计问题的快速关闭往往以小时计算，这就要求一个整机级的仿真需要在数小时内给出结论及改进建议。促使消费电子行业的仿真效率要求极高，现阶段，复杂模型的大规模自动化仿真技术在消费电子行业的应用是最显著突出的。
2.更高的定量精度
手机产品的研发并不以可靠性为唯一设计目标，往往需要平衡外观竞争力、可靠性质量、关键性能等，设计上不会给关键特性过多的冗余，就要求仿真能够精准地给出各个要素的边界。这就要求仿真能力能够做到精确的定量。例如，要使手机产品达成很高的结构强度，但又不能强到牺牲了外观设计，仿真需要精准地卡住一个较窄的设计边界。
3.大量的反复仿真迭代
由于手机研发的设计空间限制以及各学科综合性能要求极高，往往需要在各个设计点上进行大量、反复的仿真迭代，一款手机在整个研发阶段整机级仿真次数往往达到上万次，通过大量、反复、精细化的设计优化仿真，达成极限的产品设计方案。这就对企业的仿真平台能力提出了更高的要求。
4.新技术引入程度高
以手机为代表的消费电子行业对新技术的欢迎程度是极高的。产品技术上，各厂商通过大量的新技术的引入实现了产品的不断更新迭代，形成更高的竞争力。另一方面，在升级研发过程能力上，也往往投入较大，面对仿真效率、仿真精度、仿真平台能力建设需求，通过新技术、新方法的引入，达成更高的仿真应用能力，从而不断升级研发手段，形成商业竞争收益也是各手机厂商大力推进的事情。
消费电子厂商在产学研合作、新技术方法的应用验证甚至牵头组织学术界、产业界的研究能力，达成某一仿真关键技术突破上都有较大的投入，客观上也推进了业界仿真应用能力的提升。
鲁班系统面向高竞争行业仿真
能力建设相关软件及解决方案
当前阶段，鲁班系统并不以较低水平的“国产备份”为仿真软件研发及客户服务为目标，也不追求短时间内成为XX国外CAE巨头的“国内版”。而是按照CAE软件发展的客观规律，以真实应用价值为驱动、以满足客户企业研发仿真能力升级为目标，为客户提供具有更高价值的软件及解决方案，在为客户创造价值的同时分享价值，实现企业的健康发展。
基于核心团队长期的顶尖产业界仿真技术背景，以国内市场真实需求为牵引，鲁班系统一直致力于提供更高性能、更高可用性、能给客户企业带来真实商业收益的仿真软件产品及解决方案。在面向消费电子、新能源汽车等高竞争行业仿真技术需求，鲁班系统提供以下软件及解决方案。
1.超高性能力学仿真求解器
大规模力学仿真一直是消费电子企业的最大仿真计算需求，达到全部仿真计算业务的50%以上，某些厂商的大规模非线性力学仿真计算达到全部计算的90%以上。力学仿真的计算效率对消费电子、汽车等产品的研发效率有直接的影响。传统的整机级力学仿真往往计算周期达到数十小时，成为研发设计迭代的重要瓶颈环节。大规模力学仿真的计算效率提升，对消费电子企业研发效率提升至关重要。
超高性能力学求解器是鲁班系统的重要软件产品，鲁班系统投入核心研发资源进行了技术攻关。相比于市场上广泛使用的力学仿真求解器，鲁班系统的超高性能求解器在计算绝对速度上实现了70余倍的提升，同时综合高性能计算硬件成本降低为原国外同类软件的5%以下。在部分消费电子厂商的真实整机仿真项目中，鲁班系统超高性能仿真求解器完成了可用性的验证。下一阶段将推向更多企业应用。
2.高性能仿真后处理软件系统
消费电子行业仿真绝大多数为大规模的整机级仿真，主要原因为整机系统中各部分的性能相互关联，结构设计上没有清晰的界面，难以建立准确的接口关系来实现部分与整体的解耦。
因此，在评估消费电子产品时难以只通过部分验证即获得产品功能、性能、可靠性、竞争力等综合表现。因此，消费电子产品仿真绝大多数仿真应用为整机级仿真。
在大规模整机级仿真应用中，仿真软件的计算效率、结果分析效率都是影响仿真工作效率进而影响研发效率的关键要素。现有主流的国外软件在这两个问题上均没有很好的解决。
计算效率上前文已经介绍了鲁班系统的超高性能力学仿真求解器，同时，在大规模仿真结果分析上，鲁班系统推出了高性能仿真后处理软件LUBAN CAE。
LUBAN CAE支持目前全部主流的力学仿真求解器，同时支持主流流体求解器，实现了力学、流体、热一体化的后处理仿真分析系统。
相比于国外主流仿真软件LUBAN CAE具有极高的操作性能（平均软件操作效率提升80余倍）、超高的格式转换效率（相比国外头部后处理软件格式转换效率提升数百倍，实现无感仿真文件格式转换）、仿真结果轻量化（基于应用需求的文件轻量化可以降为原文件的5%以下）、高性能在线显示（相比其他基于WebGL的技术方案性能领先上百倍）的特点。
目前多家手机等消费电子行业头部企业已经将LUBAN CAE作为主流或唯一的仿真后处理软件，实现了基于市场行为、考虑商业现实的仿真后处理软件的“国产替代”。
3.高可用度仿真平台及解决方案
相比于十余、二十年前一个仿真工程师从头到尾（前处理、求解、后处理）完成一个仿真分析的业务模式。现阶段，领先的企业已经开始进行仿真平台化、自动化、智能化的能力建设。
仿真平台能力建设可以实现仿真分析的规范化（保证分析质量）、自动化（提升仿真效率）、平台化（数据、流程等管理）、智能化（结合仿真数据挖掘及优化驱动，实现超越人经验的产品设计）。
在仿真平台的建设过程中，仿真定量精度研究、仿真自动化系统开发、仿真平台系统构建、仿真数据管理及挖掘系统、高性能仿真优化算法等等一系列仿真研究及平台能力成为其中的基础能力。
一个成功的面向研发应用的平台系统简略来说需要具有以下几个特点：
1）能够有效地匹配特定企业、具体产品特点的研发流程，而不是基于 “一般适用”构建流程，适配业务是平台建设的基本要求；
2）强调工具价值而不是管理平台，始终以研发收益为平台建设目标及着力点，能够促进仿真能力、效率提升；
3）动态升级，能够牵引企业研发能力升级，而不是匹配“过去的”研发业务流程，平台应规划在现有研发能力前方，平台的持续优化是研发能力升级的重要部分。
鲁班系统核心团队在仿真研究及平台能力建设上，拥有十余年的大规模投入持续建设经验，主导了行业领先企业的仿真技术能力建设过程，对研发密集型企业的仿真能力建设有深入的经验。基于此，鲁班系统开发了面向大规模仿真应用的仿真平台系统LUBAN SDM。
LUBAN SDM基于国内高竞争行业研发业务实质需求打造，强调仿真平台的工具属性，通过平台能力建设集成仿真规范流程，实现高水平的仿真自动化，结合AI应用实现有实际价值的仿真智能化，在数个消费电子行业头部企业实现了落地应用，有效解决了研发仿真效率、规范性等问题。并与客户企业的研发系统形成高水平互联互通、数据共享，显著促进了客户企业研发 “基于数据决策”能力的建设。
4.基于AI技术的系列仿真软件
当前，AI技术结合仿真高性能计算从而改变传统的研发模式的技术演进方向成为行业的普遍共识。
要实现AI技术与CAE仿真的有机结合除技术本身的研究攻关外，还需要实施团队拥有深厚的产业应用背景，能够基于仿真技术积累、结合具体企业研发业务特点及研发能力建设需求综合实施基于AI的仿真能力升级项目。
鲁班系统核心研发团队长期聚焦于AI技术与仿真应用的结合研究，现阶段，鲁班系统与某高科技行业领先企业共同开发基于AI的一系列仿真平台及效率提升解决方案。
在AI技术的加持下，相比于传统的仿真业务模式，仿真效率和对研发产生的价值大幅提升。除此之外，鲁班系统还开发并落地了一系列的结合高竞争行业研发特点的AI+仿真工具系统及能力，包括基于AI的优化驱动算法、结合AI的仿真流程系列工具、自动化AI仿真分析报告、AI仿真数据及知识管理系统等。
▶演示视频
结语
现阶段，国产CAE软件仍有相当长时间的政策红利，国产CAE软件厂商如果能够把握历史机遇，扎扎实实做可用的软件产品，未必不能实现国产软件的突围。但做好软件，尤其是研发代表工业软件领域顶尖赛道的CAE软件，知易行难，除了需要深厚的理论背景、顶尖的产业经验、优秀的软件架构等客观条件，更重要的是要有坚定的做“可用软件”的决心。
以手机为代表的消费电子行业企业在面对高强度商业竞争的情况下，选择CAE软件这样的研发工具的标准非常简单——即“可用、有收益”，鲁班系统系列CAE软件在多个头部消费电子企业的成功规模应用，有力地验证了鲁班系统做“可用、有价值软件”发展路线的正确性。欢迎更多的制造业企业客户试用鲁班系统面向高竞争、研发密集行业应用的仿真系列软件！