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課程介紹

? ? OPTIMUS是指過(guò)程集成和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，集成CAD/CAE仿真工具，實(shí)現(xiàn)仿真流程自動(dòng)化，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、單目標(biāo)/多目標(biāo)優(yōu)化、魯棒性/可靠性設(shè)計(jì)等模塊，是多學(xué)科仿真設(shè)計(jì)輔助工具。? ??

1. 工作流集成

? ?OPTIMUS能集成任何仿真軟件并驅(qū)動(dòng)多學(xué)科工作流，包括市場(chǎng)上現(xiàn)有的商用程序和用戶自開(kāi)發(fā)程序，比如NASTRAN、LS-DYNA、HYPERMESH、FLUENT、MATLAB等，涉及到了應(yīng)力分析，碰撞分析，流體流動(dòng)，聲光電熱磁等領(lǐng)域，同樣可以集成用戶用FORTRAN，C語(yǔ)言等編寫(xiě)的程序。

2. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面

? ?工程師通常對(duì)一個(gè)研究對(duì)象要通過(guò)多次試驗(yàn)了解其特性，尤其是設(shè)計(jì)變量和產(chǎn)品性能之間的關(guān)系。在仿真試驗(yàn)中，工程師通過(guò)多個(gè)樣本點(diǎn)的試驗(yàn)，達(dá)到了解研究對(duì)象的目的。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是對(duì)樣本點(diǎn)的選取進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，用較少的試驗(yàn)樣本得到更多的信息。OPTIMUS通過(guò)數(shù)值計(jì)算技術(shù)和統(tǒng)計(jì)方法，選擇并分析一系列虛擬的試驗(yàn)樣本，幫助工程師了解設(shè)計(jì)參數(shù)和產(chǎn)品性能之間的相關(guān)性和敏感度。在設(shè)計(jì)空間探索的樣本點(diǎn)上可以建立響應(yīng)面模型，幫助工程師通過(guò)利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)樣本信息大限度地改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3. 優(yōu)化設(shè)計(jì)

? ?OPTIMUS包含多種優(yōu)化方法，針對(duì)不同的問(wèn)題如單目標(biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。當(dāng)評(píng)估新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案時(shí)，工程師經(jīng)常需要在多個(gè)相互沖突的設(shè)計(jì)指標(biāo)之間進(jìn)行取舍，往往很難滿足所有指標(biāo)，也就無(wú)法確定是否已經(jīng)找到了佳設(shè)計(jì)。Optimus提供的參數(shù)優(yōu)化算法能自動(dòng)調(diào)整仿真模型中的設(shè)計(jì)參數(shù)，提供滿足各個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的多種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，供設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。OPTIMUS可以通過(guò)基于導(dǎo)數(shù)的快速尋優(yōu)算法和先進(jìn)的遺傳算法的結(jié)合，在復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題中尋找優(yōu)設(shè)計(jì)。多目標(biāo)優(yōu)化算法能找到帕雷托前沿（Pareto fronts），再多個(gè)相互沖突的設(shè)計(jì)目標(biāo)中找到優(yōu)設(shè)計(jì)。

4. 可靠性和魯棒性

? ?由于制造公差和材料特性等不確定性因素，設(shè)計(jì)參數(shù)可能在設(shè)計(jì)名義值附近有所波動(dòng)。很多時(shí)候，這些波動(dòng)造成了意料之外的產(chǎn)品功能損失和質(zhì)量問(wèn)題。OPTIMUS能通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)空間的探索，找到產(chǎn)品性能對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)波動(dòng)敏感低的設(shè)計(jì)方案，既達(dá)到可靠性要求。魯棒性設(shè)計(jì)則是找到一種設(shè)計(jì)，當(dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生小的波動(dòng)時(shí)，產(chǎn)品性能變化不會(huì)太大，性能的波動(dòng)在允許的質(zhì)量變化范圍以內(nèi)，保證產(chǎn)品的穩(wěn)健性。OPTIMUS包含多個(gè)魯棒性可靠性設(shè)計(jì)方法，可以針對(duì)不同的問(wèn)題類型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5. 并行

? ? OPTIMUS的并行功能使得工程師能夠充分利用計(jì)算機(jī)資源，采用多CPU并行計(jì)算，包括多CPU的工作站、計(jì)算機(jī)集群和并行資源管理系統(tǒng)，且工作流層和算法層均可并行計(jì)算，大大減少計(jì)算耗時(shí)。

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