在現今競爭激烈的環境中，設計成功創新性產品是企業持續增長的關鍵因素。產品從創意到上市需要整個過程變得更敏捷、更靈活，適應性更強也更快速，在新產品研發設計中，隱性的目標是“更快、更好、更便宜”。因此有限元分析成為研發設計環節中重要的一環。對于企業和研究機構來說，有限元仿真分析可以在制作樣機之前分析設計的多方面物理性能，顯著提高生產效率，減少在產品或者流程的設計、優化或控制環節中，原型測試的數量和次數，降低成本。正因如此，近年來，越來越多的企業將更多的研發資源投入到有限元分析中。

復雜問題簡單化——仿真技術如何改進設計流程？

產品開發的早期階段--當管理者和設計團隊負責人在早期就能夠參與到開發流程中，他們就能深入了解產品設計的情況。通過更好地了解基于有限元分析?(FEA)?的仿真，他們可以為改進產品開發流程提供幫助。公司可以加快產品的開發步伐，減少錯誤，提高利潤率。

對設計決策的影響--在作出決策后盡快地進行“路線修正”是至關重要的，這可以有效地回答一個問題：“設計師如何知道作出的決策是正確的？”

舉個例子：目標是開發出一款可滿足以下兩個主要設計要求的新凳子：(1)?必須能承受200?磅重的人站在上面，(2)?價格必須盡可能低。

設計顯示了三種可能的方法。一種可行的方法是，采用沒有加強筋的均勻壁設計（如圖1），第二種方法采用成型過程允許的最小厚度，僅使用?24?立方英寸的塑料（如圖2），第三種方法添加加強筋會增加產品成本，但也將提高結構性能（如圖3）。

考慮這三個可選方案，圖1“不加筋”方案似乎是最高風險的決策，因而很可能不具有可行性。圖3采用深筋設計很可能是最堅固的。在沒有進一步的信息下，為保守起見，大多數設計工程師都會選擇采用較深筋的可選方案（圖3）。

從直覺判斷，公司選擇采納的是成本高昂且耗時的工模具，而且可能還不滿足這種特定的筋設計。同時，此產品的設計可能超出了設計要求，因而與項目的成本目標背道而馳。

那么，根據有限元仿真分析得出的結果可以幫助設計師判斷哪種方案更符合設計的目標，既滿足承重又節約成本。

即使是沒有經驗的設計師也能看出不進行加強的設計安全性堪憂（圖1）。圖3是之前大多數設計師從?“直覺”上判斷的方案，顯然與最佳方案矛盾，成本增加。仿真顯示，采用淺筋的方案（圖2）實際上可以滿足結構方面的要求，相較于深筋的方案（圖3）更加節約成本。選擇保守的方法后，測試會表明它確實可以承受一個?200?磅重的成年人，然后所有人都會按照這種方法繼續工作。很顯然它“足夠好”。然而，人們從來都不會知道，采用這種工作流時，它的設計超出了設計要求，無謂地增加了?20%?的材料成本。

揭開仿真的唯一目的——更快、更好、成本更低

在大多數產品設計開發過程中，作出切實的設計決策所依據的問題可以分為三類：是否可行？?是否足夠好？是否能更好，更快，成本更低？大多數設計都能依次通過前兩個步驟。只要第?1?個問題的回答為“是”，就會將設計詳細信息與規格和成本目標進行比較，以評估第?2?個問題。大多數設計在通過傳統的成型方法確認其“足夠好”之后，就會交付生產。

但是，將“更好、更快、成本更低”納入決策過程中，對提高公司效率和設計流程的可靠性十分重要。可是，隨著縮短上市時間的壓力加大，設計師如何能在不增加開發時間或成本的情況下，從傳統任務中挖掘更多價值：答案就在這句古諺里面：“干得苦不如干得巧”。仿真的唯一目的就是提供這種競爭優勢，以追求“更好、更快、成本更低”。

說點大實話——仿真是標配還是高配？

仿真是今天的通才型設計工程師可掌握和使用的一項技術，通才型設計工程師是站在第一線、提出最多問題并作出最多決策的人。此外，對于努力在行業內保持競爭力的公司，仿真技術已成為業務必需品。作為日常決策不可或缺的一部分，仿真是可以有效實現設計過程線性化的極少數工具之一。仿真能夠精確地解答問題，并對后續決策提供最佳指導。

對于機械產品設計，仿真通常分為三個領域：

1、結構仿真用于預測零件或系統是否將斷裂、過度折彎（如凳子）、抖動、扭曲或解體。2、液流軟件顯示了系統如何對內部或外部的氣流或水流等條件作出響應，從而確定流體速度、壓力和溫度。3、機構或動態分析用于綜合連接關系以及查找力、速度和加速度。在仿真軟件行業，通常會將這些功能劃分成各個不同的產品。

當前工程師如何獲得答案？關于在未采用仿真的標準設計過程中采用何種方法，全球的產品設計師和經理們的描述非常一致。?“我們參考了以往奏效的方法，然后對它進行擴展/簡化。”盡管許多成功的設計決策實際上都是建立在以前的產品版本和經驗基礎之上，但這種方法通常無法說明如何做得更好。它只是指導了如何實現更多相同的東西。這種新產品或許確實“足夠好”，但可能沒有著手解決如何做到“更好、更快、成本更低”的問題。

思客觀點：

通過在工作流中納入設計仿真，可以幫助設計師更快地發現錯誤，更改路線，并找到正確的方法來處理問題，然后設計出成本更低、性能更高的產品，從而使公司更快地將產品推向市場。雖然仿真以往專注于驗證產品的“計劃用途”方面，但它還在檢查“可預料的誤用”方面具有其他價值。通過仿真可以用更低的成本檢查模型的更多方面，因此與傳統成型方法相比，它能檢查更多可預料的誤用情況。

當管理者和設計團隊負責人參與時，他們也能深入了解情況。通過了解仿真技術的基本知識，他們可以就設計師為何要以特定方式提出某一問題或進行特定的近似取值或假設，提出一些高水平的問題。

對于想成為業內領先的公司來說，仿真軟件是非常有價值的工具，甚至在產品開發的最早階段也很有用。仿真技術帶來的最大好處是它提供了提出問題的機會，也就是說，可以提出大量與對產品及其運轉環境的預期行為相關的問題。仿真軟件在合適的時間為設計工程師提供合適的工具和合適的硬件，以使?“假設??又將如何”理念成為設計過程的一部分。結果就是“更好、更快、成本更低”。

當設計團隊能夠作出更好的決策時，最終將創造更出色的產品，而設計仿真正是實現此目標的最佳工具。