马克·吐温曾打趣道:“千万别让事实妨碍我们讲好故事。”在电视、社交媒体,或是口口相传的故事中,戏剧性或争议性频现,而恰是戏剧性和争议性为我们打开一扇门,让我们直面生活中最深刻的问题和最强烈的恐惧。一项哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研究显示,负面新闻标题或社交媒体博文通常会获得更多点击量。因此,关于人工智能 (AI) 的都市传说比比皆是也就不足为奇了。钟爱戏剧性是人类的天性。
“目前,主流媒体对人工智能的描述充满神秘色彩,好似 AI 毫无征兆地凭空出现,似乎拥有 AI 就拥有了创造反乌托邦式社会的通行证,”达索系统 3DEXPERIENCE® Works 高级副总裁 Gian Paolo Bassi 如是说。人工智能背后的技术不是第一日出现,也并非洪水猛兽。Bassi 继续说道,“总体而言,人工智能让计算机科学更上一层楼。”诚然,人工智能将对社会产生深远影响,但也许并非我们之中某些人所想象的那样。
计算机技术和互联网显然对我们的世界产生了巨大影响。据估,全球每天产生的数据量高达 3 亿 TB。Bassi 指出:“我们欠缺的是充分利用所有这些信息的能力,而这正是人工智能的优势所在。”得益于计算能力的增强,人工智能可以分析庞大的数据集,而不仅仅是提升数据存储和检索速度体验。
Bassi 解释道:“我们耗时费力地创建一个 CAD 系统和基于云的平台, 最终世界上的每个人都可以使用相同类型的技术来制造从飞机到消费 品的一切产品。”这一比喻同样适用于人工智能建模技术。
就像 OpenAI 的 ChatGPT 或谷歌的 Gemini 这样的语言模型,只不过 它们经过产品开发的数据训练。“我们获取任何种类的数据集,然后在其上创建一个人工智能模型,这个人工智能模型就能回答我们的问 题;这绝对前所未有,”Bassi 继续说道。
人工智能驱动的 CAD 正逐步迈过构思阶段,准备步入主流。事实上,SOLIDWORKS® 客户已经享受到人工智能驱动的工具和功能带来 的红利,并且预计在未来版本中获益更多。本文将讨论人工智能将彻 底变革产品开发的 5 种方式:
1. 助力产品开发左移
2. 更快速、高效地开发新产品
3. 执行实时多物理仿真
4. 将客户支持数据转化为产品改进
5. 发明新材料
助力产品开发左移
产品开发中的左移概念指的是在产品生命周期中的一种策略,尽早 (最好是在构思或设计阶段)识别和解决问题。从传统意义上来说,新产品需经历构思、设计和工程这几个阶段,其中可能包括也可能不包括仿真,以确保真实环境中的功能,如制造、发布和客户 使用。客户往往在产品发布后才发现问题,这就需要回到最早的开发阶段进行修改。这一周期既费钱又耗时。
“通常情况下,越早发现问题,就可以越早解决问题;成本更低, 速度更快,效果更好,”SOLIDWORKS 首席执行官 Manish Kumar 解释说,“现在,人工智能的魅力将在于其能帮助我们左 移。”Kumar 认为,下游产品开发问题可能成为过去。他继续说道:“如果我们能在设计之初就检测到问题,那么发现问题的痛苦 就会左移。事实上,我可能甚至都不会出现这个问题。我会在适当的时间做正确的事情,而且是一次就做对,这将帮助每个人提高工作效率。”
通过防患于未然,人工智能可以简化开发流程、降低成本,同时提高生产效率。除此之外,该方法还能最大限度地减少因生产缺陷产品而 造成的浪费,因而更加环保。最终,借助人工智能进行左移不仅能提 高设计和制造流程的效率,还能生产出质量更高、更加可靠的产 品。“人工智能依赖过去的数据,这些数据可以提供这类见 解,”Kumar 补充说,“它将让我们的用户拥有左移的思维方式:设计 之时即发现并解决问题。依我之见,这是人工智能可为我们的设计师 提供的最大帮助之一。”
更快速、高效地开发新产品
Shrikant Savant 博士是一位经验丰富的人工智能和机器学习 (ML) 创新者,曾牵头开发众多尖端设计和仿真技术。作为 SOLIDWORKS 的数据科学和人工智能总监,Savant 已取得重大的里程碑式成就。 他率先使用机器学习增强型工具,改变了 SOLIDWORKS 用户的日 常活动。此外,他还引导达索系统研发工作采用更加以人工智能为 中心的开发框架。“人工智能和机器学习对 SOLIDWORKS 来说并不 陌生,”Savant 指出,“近几年我们一直在对它们进行研究,并在我 们诸多产品中发布了人工智能/机器学习驱动的功能。” 人工智能是让机器模仿人类智能的策略和技术的总称。
SOLIDWORKS 的愿景是提供人工智能/机器学习工具,其功能就像 一位经验丰富的设计师在您身边为您答疑解惑,提供建议和提示, 让您避免代价高昂的错误,制造出更优产品。SOLIDWORKS 使用双 管齐下的方法实现这一愿景。其一是提供人工智能驱动工具进行设 计辅助;其二是提供人工智能驱动工具进行创成式设计。
设计助手
设计流程通常很复杂。正确完成一项设计通常牵涉一系列重复步 骤,这些步骤必须准确无误地完成,且需要注重细节。“我们的人工 智能目标是在设计流程中去繁就简,改善用户体验,”Savant 解释 道。设计助手利用人工智能自动执行繁琐任务;然而,这一切也在 用户的掌控之中。“我们希望它尽可能地悄无声息,”Savant 解释 说,“[设计助手提供的]所有建议尽量不要做太多假设。我们不想扰 乱用户的工作流程。”一个命令可以完成多件事。只需单击一下人工 智能驱动设计助手中的智能选项列表,就能自动创建多种选区—— 或圆角、紧固件、配合或形状等,并将它们精确置于设计中,让您 摆脱单调的工作,且您的计算机完成此类工作的速度更快。
创成式设计
想象一下,只需输入重量、强度、材料类型、耐用性、制造方法和 成本等设计要求,即可自动创建多个设计解决方案。这就是创成式 设计的魔力。内置的人工智能/机器学习功能使系统能够从每次迭 代中学习,并在随后的每一代中改进设计。创成式设计利用机器学 习,这是人工智能的一个子集,侧重于构建能够从数据中学习的系 统。机器学习能够使计算机在没有特定程序的情况下,随着时间的 推移提高特定任务的性能。
虽然在创建高度复杂的机械设计方面,用于创成式设计的人工智能 仍处于起步阶段,但有一些创成式设计工具使用简单但功能强大, 几乎人人都可尝试,例如 MakeByMe。MakeByMe 是一款免费的 基于 Web 的工具,可帮助您从头到尾制作木制家具。同样,具有 创成式设计功能的 CAD 系统将方便设计师和工程师输入设计目 标、参数和限制,然后自动生成符合指定标准的多种设计备选方 案。快速生成和评估众多设计方案的功能可大大加快设计流程,尤 其是在概念设计阶段。
快速学习,尽量摆脱枯燥乏味
人工智能功能将帮助新用户更方便地使用 SOLIDWORKS。对于需要 更新现有产品的资深用户来说,它还能避免许多繁琐工作。“对于 刚刚学习或经验尚浅的设计新手来说,人工智能可以帮助他们快速 入门,”Savant 表示,“对于日复一日进行大量类似流程的人员来 说,因为需要进行多种设计和大量重复性工作,所以这正是创成式 设计的用武之地。”
人工智能命令预测
人工智能命令预测现在在 SOLIDWORKS 中可用。人工智能指令预 测是利用人工智能辅助设计流程的一个例子,它通过让人工智能预 测您的下一命令,提高工作效率,改善设计质量。
执行实时多物理仿真
在有限元分析 (FEA) 软件出现之前,物理测试是设计验证的基石。 机械工程师经常通过制作物理模型来收集有关性能、耐用性和潜在 故障点的数据。早期的 FEA 软件通常学习和使用起来都很复杂。如 果您的员工中没有博士,您就必须外包一名高度专业化的顾问来解读 FEA 软件的结果。
如今,SOLIDWORKS 凭借其易用性和强大的功能成为世界领先的 3D CAD 系统之一。SOLIDWORKS 的开发团队一直致力于实现仿真大众化。通过将 3D 建模与仿真 (MODSIM) 紧密结合,公司可以在 设计流程早期防止故障。通过数字化预测设计在物理世界中的表现,可以大大减少甚至消除对物理原型的需求。
然而,由于需要创建大量的边界条件、负载条件、接触条件以及其 他参数和要求,仿真设置仍十分繁琐。由于人工智能还能帮助设置 仿真分析,人工智能或许可让仿真大众化更上一层楼。“人工智能 学习模型可以吸收很多规则,”Bassi 表示,“[创成式]模型本身可以 实时运行仿真。”
如前所述,工程师在创成式建模环境中输入基本设计要求,包括强 度、耐用性和制造标准。软件随后会生成几何解决方案,并根据指 定标准对其进行改进。最后,它还能确定最佳设计,并通过实时仿 真对其进行自动修改,以减轻重量、提高性能或改善可制造性。大多数工程师认为,拥有多个方案选项颇有助益,而创成式设计流程可自动生成多个选项,这些选项已经过测试和优化,可以在现实世 界中发挥作用。而且,由于创成式设计利用人工智能/机器学习, 因此每次迭代都能从先前的工作中吸取经验教训,从而将持续改进内置其中。
Bassi 总结说:“实时多物理仿真将改变我们设计产品的方式。如今 的仿真算法非常强大。无论您提出什么几何要求,仿真都能给您最 终答案。”
将客户支持数据转化为产品改进
SOLIDWORKS 竭尽所能使其程序功能强大且易于使用。有人认为, 该公司取得成功的最大驱动因素之一是执着于用户反馈,这也是公司文化的一大特色。这不是简单的被动倾听,而是与全球 SOLIDWORKS 社区的积极互动。过去 30 多年来,公司每年都会将重要的用户建议转化为软件的切实更新。
想象一下,利用 SOLIDWORKS 几十年的客户支持数据和数百万用户的用户反馈来训练人工智能模型。Bassi 表示:“我认为这是人 智能的一个重大应用领域,基本上提高了最能影响客户满意度的领域的产品质量。”
举例而言,使用人工智能自动分析累积的客户反馈,从中识别出人 类分析师可能会忽略或需要更长时间才能发现的常见问题和趋势。 这一流程不仅加快对新兴客户需求的响应速度,还能更有效地分配 SOLIDWORKS 资源。Bassi 承认,在没有人工智能驱动自动化的情况下,手动利用客户反馈困难且低效。“这项工作十分费力,需要人类智能并进行大量繁琐工作。到头来,我们永远无法确定资源是 否被分配到我们能获得最大收益的地方。”
此外,在这种情况下,利用人工智能不仅仅是简单的自动化。它包含从实际使用和客户反馈中深度学习,以完善产品功能。未来,人工智能将真正彻底变革公司处理客户反馈和创新产品的方式。
通过人工智能,利用丰富的客户支持和反馈数据,不仅能简化运营,还能建立一种关系,在这种关系中,公司和用户都能通过共享知识和高级分析不断发展和改进。“从质量保证或实际用户反馈或 上一代产品中汲取的经验教训可以带来巨大机遇,”Bassi 如是说。 这种以切实方式从数据中学习和成长的能力强调向更具连贯性、响应性和针对性的产品开发努力的重要转变。
训练有素、实施得当的人工智能模型可以创造一种环境,快速准确地分析客户需求,提供即时和长期的产品解决方案。“该模型是一种获取知识的架构,”Bassi 解释说,“训练模型正是人工智能深入发展的必由之路。”向人工智能算法注入大量数据,使其能够学习模式、进行 预测或理解细微差别,这对其准确有效地执行任务至关重要。
发明新材料
制药行业利用人工智能以数种创新方式发明新化合物。人工智能可以分析大量生物和医学数据,识别疾病过程中潜在的关键目标。人工智能还可帮助研究人员理解这些目标在分子水平上如何与疾病相互作用。这涉及仿真分子动力学和相互作用,可加速最初药物发现阶段。
为何不利用人工智能来帮助创造制造产品的材料?
“另一个大有可为的领域是材料发明,这与制药业利用人工智能开 发新化合物的方式类似,”Bassi 指出,“3D 打印技术最令人兴奋的 方面之一就是它能够快速、经济地制造出新合金。”传统的合金开 发方法耗时长、成本高,通常涉及金属的熔化、铸造和加工等多个 阶段。3D 打印会简化这一流程。它使用融合在一起的多层金属粉 末,这意味着新合金可以快速测试和迭代,而无需大量的工具或设 置更改。
“3D 打印的创新使我们可以在同一产品中使用电气和物理属性不同的材料。通过对打印流程进行编程,我们可以控制材料成分的梯度变化,使得同一物品的不同部分具有不同的刚度或导电性,”Bassi 解释道,“它的结果是可以开发出新的结构,这种结构不需要传统 接头和电机作用,只需要[材料中的]电刺激即可工作。”
Bassi 继续说道:“例如,现在可以用一块金属来设计人造手指,而不是组装多个部分后通过电机相连。人工智能在为这种创新精确定位材料成分和布局方面不可或缺。”人工智能在优化复杂制造流程 方面也至关重要,这需要大量的专业知识;材料、机械和制造技术的选择会极大地影响最终产品的质量。
另一机遇在于利用人工智能进行可持续设计。“通过将可持续发展目标纳入人工智能创成式模型,使得整个设计流程都能响应这个目标,”Bassi 称。然而,研究人员必须整合不同领域的知识,包括地 缘政治方面的考虑。例如,从一个政府不稳定的地区采购钴会引发材料和成本问题。劳动伦理方面的影响也同样值得关注。“这些复 杂性往往超出人类的单独管理能力,但[人工智能]先进的机器学习模型可以有效地解决这些问题,提供精确且及时的见解,”Bassi 总结道。
让人工智能为您的企业服务
当今时代的消费者需要的不仅仅是创新和实用的产品。他们更希望 获得出色的产品体验。公司必须迅速做出响应,以便在紧迫的时间 内实现有意义的创新。为了保持竞争力,公司必须重新思考传统业 务流程,采用人工智能等新技术来简化设计、制造和运营。制造商 必须从单机工具和方法转向完全集成的、基于云的产品开发解决方 案,以期赶上日新月异的技术发展步伐和不断变化的客户需求。
企业可以利用3DEXPERIENCE Works 产品组合中的集成产品开发 工具,以及连接到基于云的 3DEXPERIENCE 平台的 SOLIDWORKS。 作为您产品开发工作流程的一部分,这一组合有助于推动创新、促进协作、简化开发和管理成本。平台上的每个人员都可以访问有助 于实现和加快创新流程(从构思到交付)所需的所有应用程序和数 据。产品开发的高级工具和先进技术涉及以下方面:
• 设计 – 快速开发和共享设计,使关键相关人员能够在整个产品开 发中发表和获取反馈。
• 仿真 – 快速验证设计,以在开发流程中随时深入了解产品性能、 可靠性和安全性,从而为决策提供信息。
• 数据管理 – 自动获取和管理所有与开发相关的数据,以便管理修 订、完成正式的变更操作和审批工作,以及监控项目任务。
• 制造 – 简化从后台到车间的所有部门之间的沟通,以识别和减少 任何阶段出现的错误,从而加快发布到生产的速度。
对于许多制造商而言,实现对设计数据的远程访问必不可少。通过利 用基于云的 3DEXPERIENCE 平台作为所有产品开发数据的单一事实 来源,制造商可以随时随地轻松、安全地连接到自己的数据。甚至供应商和合作伙伴也可以在流程的任何阶段贡献自己的专业知识。
在 3DEXPERIENCE 平台上,系统会从一个可以轻松访问的位置自 动跟踪团队成员之间的通信,从而消除跟踪和整理团队成员之间互动的繁琐工作。 此外,由于系统内置有数据管理功能:统一产品 定义会自动实时更新,因此连接到平台的所有参与项目的人员始终保持同步。
SOLIDWORKS 致力于利用人工智能的力量推动产品开发。您将能够更快速、更高效地构建产品,同时在原型设计阶段之前自动验证设 计质量。此外,利用人工智能分析客户支持数据,可以快速准确地 为未来开发打造关键增强功能。最后,人工智能驱动的材料创新将提高产品的耐用性和可持续性。请联系SOLIDWORKS湖北代理商,了解如何通过正确投资工具来增强产品开发流程,从而帮助您更快地将创新产品推向市场。