Engineering Simulation Software in 2018 and Beyond
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hawn Wasserman posted on January 04, 2018 | Comment 7862 views
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| the release of ANSYS Discovery Live turned |
2017 년에는 CAE (computer-aided engineering) 및 시뮬레이션 분야에서 큰 이벤트들이 많았습니다.
ANSYS Discovery Live의 거의 실시간 시뮬레이션 소프트웨어의 출시부터 Siemens의 Mentor Graphics 및 MSC Software의 Hexagon 인수에 이르기까지, 지난 12 개월은 상당히 흥미로운 이슈가 많았습니다.
시뮬레이션 커뮤니티에서 사람들의 주된 관심은, 2018년과 가까운 미래에 우리가 무엇을 기대할 수 있냐는 것입니다.
이 문제를 근본적으로 다루기 위해, ENGINEERING.com은 주요 CAE공급 업체와 리더들을 초대하여, 앞으로 그들의 조직과 업계가 무엇을 기대하고 있는지 논의했습니다.
Let’s mesh this crystal ball, shall we?
Simulation Industry Overview
본론으로 들어가보겠습니다. 2018 년 CAE 세계는 전반적으로 어떻게 될 것입니까?
IntrinSIM의 CEO 인 Joe Walsh와 업계의 리더는 Cambashi CAE Observatory의 연구를 토대로 약 8.5 %의 꾸준한 성장이있을 것으로 예상합니다.
" 하지만 이렇게 꾸준한 성장 뒤에는 2018년이 미래에 더 높은 성장률을 가능하게 할 전환의 해가 될 것이라는 것을 보여 주는 중요한 활동이 있습니다" 라고 Walsh는 말했습니다.
"또한 성장은 모든 면에서 그렇지 않습니다,"라고 월시는 덧붙였다. "예를 들어, 이 시장의 DSE(DesignSpaceExploration)분야는 OraResearchandIntrin.M의 공동 연구에 따라 10%성장할 것으로 예상됩니다."
ANSYS의 Mark Hindsbo 부회장은 낙관적인 수치를 보였습니다. 그는 시뮬레이션 사용이 내년에 두 배가 될 것이라고 제안하였습니다. 그에 따르면 "이러한 이중화는 모든 엔지니어가 시뮬레이션을 사용 할 수있게 해주는 새로운 솔루션의 출시와 제품 디자인의 전통적인 영역에서 제조 및 운영으로 확대 될 것입니다."
Hindsbo와 Walsh의 숫자는 크게 다르지만 둘 다 시장확대를 이야기합니다. 따라서 사용자는 앞으로 몇 개월 동안 자신의 순위가 올라갈 것으로 기대할 수 있을것입니다.
그렇다면 이러한 성장에는 어떤 일이 일어날까요? Cyon Research의 사장 겸 CEO인 Brad Holtz는 산업계에서 얻은 이익의 많은 부분이 연구로 옮겨 갈 것이라고 제안했습니다. 이것은 벤더들이 과도기적인 한해를 보낼것이라는 Walsh의 믿음과 일치합니다. 자금을 연구에 투입하는것은 미래의 사용자 수를 개선하기위한 투자 전략을 반영합니다.
Holtz는이 연구의 상당 부분이 기계 학습과 시뮬레이션을 결합하는 방법을 결정하는데 사용될 것이라고 제안합니다. 새로운 사용자가 소프트웨어를 더 빠르게 선택할 수 있도록 시뮬레이션 계산을 줄이고 사용자 환경을 개선하는 것이 그 아이디어입니다. 다양한 부하 조건의 수천번 이전 실행을 기반으로 결과에서 기대할 수있는 것을 시스템이 학습하게함으로써 시뮬레이션 소프트웨어가 올바른 방향으로 가리키도록 가르칠 수 있습니다.
"Machine Learning이 시스템의 권장 사항을 알려줄수도 있습니다. "- Holtz "아직은 아주 먼 길이지만, COFES (엔지니어링 소프트웨어의 미래에 관한 의회)에서 우리는 그것을 어떻게 가져올 지 논할 것입니다."
이 연구의 또 다른 이점은 대학 내에서 CAE 교육을 강화할 수 있다는 것입니다. 이는 고성능 전문 컴퓨터 (HPC)에서 시뮬레이션 전문성이 정확하게 성장하지 않기 때문에 지속적인 목표가되어야합니다.
Expanding Simulation with New Technology, Apps and Democratization Tools
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| 증강현실이 CAE의 사용을 확산시킬것입니다. |
산업계는 시뮬레이션을보다 보급하기 위해 노력하고 있습니다. 그러기 위해서는 우선 비 과학자가 사용할 수있는 시뮬레이션을 만들어야하고 다른 사람들의 작품을 검증 할 수있는 전문가를 꾸준히 확보해야합니다.
Autodesk Inc의 선임 비즈니스 관리자인 Vikram Vedantham는 "단기간에 오토 데스크는 시뮬레이션 기술의 사용이 주류 공학의 DNA에 점점 더 새롭게 태어날 것이라고 믿습니다." 그리고
"오늘날의 엔지니어와 내일의 태스크 포스를 담당 할 학생 커뮤니티는 시뮬레이션의 힘을 활용하여 설계 결정을 내리는 데 점점 더 능숙 해지고 있습니다"라고 덧붙였습니다.
"원활하게 연결되는 워크 플로우와 시장의 핵심 설계 툴을 결합한 시뮬레이션을 통해 엔지니어는 지식을 바탕으로 설계를 결정할 수 있습니다."
새로운 사용자를위한 이러한 노력은 2018년에 시뮬레이션 저변확대의 도구, 사용자 인터페이스 (UI), 기술 및 라이센스 모델에 추가 지원이 추가된다는 것을 의미합니다.
AR (증강 현실) 및 VR (가상 현실)과 같은 도구도 사용자가 시뮬레이션을보다 효과적으로 상호 작용하고 시각화 할 수있는 기능을 제공합니다. 이와 같은 도구들은 CAE를 사용하기 쉽고 광범위 하게 만들 것입니다.
"마침내 기업들은 VR이 장난감이 아니라는 것을 깨닫고 있습니다. AR은 장난감 VR이 아닙니다. VR은 시각화 도구이며 AR은 그 이상입니다 " "제가 생각하기에 AR/VR가 장난감처럼 생긴 것에서 전문 도구처럼 보이는 것으로 변환될 것으로 예상되는 여러가지 것들이 시장에 나올 것입니다. 그러면 사람들은 사실상 설계와 상호 작용할 수 있고 그리고 나서 시스템이 언제 실패할 수 있는지를 식별할 수 있습니다. " - Holtz
ANSYS Discovery Live Will Make More Waves in 2018
시뮬레이션 소프트웨어 자체도 가까운 장래에 사용하기가 더 쉬워 질 것입니다. 아마도 지금까지 시뮬레이션을 가장 간소화 한것은 ANSYS Discovery Live일 것입니다. voxel 기반 시뮬레이션 도구는 단순화 된 UI와 거의 즉각적인 시뮬레이션 결과를 제공합니다. 이 도구는 형상 결정이 제품의 전반적인 성능 추세에 어떻게 영향을 미치는지 궁금해하는 설계자에게 적합합니다. 물론 최종 설계 및 실패 분석을 검토 할 때 엔지니어링 전문가와 전통적인 CAE 도구를 사용해야합니다. 그러나 Voxel 시뮬레이션은 시뮬레이션 워크 플로, 특히 초기 개발에서 분명히 자리 잡고 있습니다.
"우리는 ANSYS Discovery Live에서 보았듯, voxel 기반 분석의 가치가 높아질것으로 생각합니다. "라고 Holtz는 말했습니다. "저는 다른 벤더들이 동일한 노력을 기울일 것을 기대하고있습니다. Voxel 기반 솔루션은 놀랄 일은 아니지만 일반적인 CAE 고객에게 제공되는 현재 소프트웨어 제품으로는 기존 CAE에서 큰 변화를 가져올 솔루션을 보게 될 것입니다. "
당연히 ANSYS의 Mark Hindsbo는 Holtz의 예측에 동의합니다. 그는 Discovery Live의 상용 출시가 2018 년 초에 이루어질 예정이며, ANSYS 고객의 제품 결정을 알리는데 도움이 될 것입니다. 전통적으로 시뮬레이션이 너무 어렵거나 시간이 많이 걸리는 사람들에게 엔지니어링 시뮬레이션 통찰력을 제공합니다.
Hindsbo는 "Discovery Live의 무료 미리보기를 시도한 수만 명의 고객으로부터받은 피드백을 통해 가장 사용하기 쉽고 가장 유연한 엔지니어링 시뮬레이션 소프트웨어를 만들었습니다."라고 Hindsbo는 자랑합니다. "우리의 비전은 시뮬레이션이 널리 보급되고 Excel처럼 사용하기 쉽다는 것입니다. 우리는 ANSYS 시뮬레이션 사용자의 수를 두 배로 늘리는 해가되기를 목표로하고 있으며 이는 Discovery 제품군과 함께 계획 한 여정의 시작일뿐입니다. "
그것은 대담한 성명서입니다. 그러나 기술의 사용 속도와 사용 편의성을 감안할 때 Discovery Live와 같은 도구에 굶주린 시장은 분명 있습니다. 결국, ANSYS는 초보 사용자들조차도 지오메트리를 업로드하고 소프트웨어에서 시뮬레이션 통찰력을 몇 분 만에 얻을 수 있었다고보고합니다. 의심 할 여지없이, 제품의 초기 디자인 단계에서 디자이너, 학생 및 기타 사람들에게 매력적인 요소가 있습니다.
Simulation App Usage Will Accelerate Quickly in 2018
새로운 고급 UI 및 Voxel-based 시뮬레이션 도구 만이 2018년에 시뮬레이션의 사용자 기반을 확대할수 있는 유일한 요소는 아닙니다. 새로운 것은 아니지만 시뮬레이션의 어플리케이션화는 2018년에도 지속 될 것입니다.
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Simulation app from COMSOL determines the
transmission loss and acoustic pressure in a muffler.
(Image courtesy of COMSOL.) |
이러한 툴은 시뮬레이션 전문가가 시뮬레이션을 수행하고 자체 오류 교정 기능이 있는 맞춤형 UI로 패키징 하는것을 보여줍니다. 그 목적은 그 경험(지식)과 시뮬레이션 도구를 조직의 다른 사람들에게 전파하는 것입니다.
"2018 년에는 시뮬레이션의 범용화가 다음 단계로 접어 들면서 기존 R&D 부서를 벗어난 수천 명의 사람들이 장치 및 프로세스를 개선하기 위해 시뮬레이션 응용 프로그램을 사용하게 될 것입니다. "
"COMSOL에서 복잡하고 상세한 COMSOL Multiphysics 모델을 기반으로 사용하기 쉬운 어플리케이션 생성을 간소화하기 위해 노력하고 있습니다. 시뮬레이션은 이전에는 액세스 할 수 없었던 산업 분야에 도입되고 있으며, 이러한 진화의 일부가 된 것을 자랑스럽게 생각합니다." - COMSOL, Inc. CEO 인 Svante Littmarck
Simulia Group의 Dassault Systèmes 부사장 인 Sumanth Kumar는 Littmarck의 의견에 동의합니다. 그는 "전문가들이 시뮬레이션의 힘을 보았으므로 [고객]은 시뮬레이션에 대한 잠재 고객을 확대하여 전문가 지식의 범위를 확대하고 엔지니어, 디자이너 및 의사 결정권자가 모든 사용자가 혜택을 얻을 수 있도록 지원하고 있습니다. 이는 업계 고유의 시뮬레이션이 제공 할 수있는 통찰력과 학습에서 비롯된 것입니다. "
Dassault는 이 부가기능 시뮬레이션 데이터 과학(Simulation Data Science)이라고 합니다. 이는 사용자에게 시뮬레이션 모델을 캡처하고 공유하고 폼 기반 인터페이스에 정리된 모범 케이스로 게시하는데 필요한 툴을 제공합니다. 이런 후 그 앱은 사무실에서 올바르게 사용될수있습니다. 이 툴은 데이터 분석 및 디자인 탐색 도구와 같은 다른 기능이 있으며, SIMULIA 시뮬레이션을 활용 할 수 있습니다.
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| The appification of simulations into best practices using Simulation Data Science on the 3DEXPEREINCE. (Image courtesy of Dassault Systèmes.) |
"이 어플리케이션 기능에 대한 관심은 빠르게 증가하고 있습니다. 특히 모바일 장치에서 클라우드 솔루션으로 사용할 수 있기 때문입니다. 2018년에 사용이 폭발적으로 증가할것이라 생각합니다. "
AEC Simulation Tools to Grow in 2018
시뮬레이션 어플리케이션과 마찬가지로, 작업별 시뮬레이션 툴도 증가할것입니다. 이는 생산 라인 및 구현 팀에 특히 유용 할 것입니다. 이 아이디어는 한가지 업계 또는 직무를 위해 만들어진 맞춤형 UI로 시뮬레이션 도구를 제공하는 것입니다. 향후 이러한 도구 중 더 많은 것이 빛을 보게될까요?
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AEC simulation in SimScale assesses i
nterior air distribution and ventilation.
(Image courtesy of SimScale.) |
"PTC는 특정 엔진 설계 시스템을 개발한지 몇년이 지났습니다. 이것은 엔진 설계에 맞게 제작한 것입니다. 그럴만한 이유가 있었고, 더 많은 이유가 있다고 생각합니다. 이는 필요한 전체 시장이 무엇이며 맞춤 설정을 수행하는 총 비용에 따라 달라집니다. 당신이 돌아올 때만 당신은 그것을 끝낸 것을 볼 수 있을것입니다. "
SimScale의 CEO 인 David Heiny는 직업별 시뮬레이션 도구가 필요한 분야 중 하나가 건축, 엔지니어링 및 건설 (AEC) 산업임을 제안합니다. Heide는 "2017년 WSP 및 ARUP과 같은 세계 최대 규모의 AEC 회사 중 일부가 SimScale 고객이되었습니다." AEC 업계에서 특히 요구하는 몇 가지 기능을 적극 개발하고 있습니다. 전통적인 장벽이 제거되면 더 많은 업계 종사자와 기업에서 시뮬레이션이 사용되고 있음을 알 수 있습니다. "
MSC’s Engineering Design Platforms to Grow in 2018
더 많은 사용자에게 시뮬레이션을 제공하는 또 다른 방법은 통합 UI를 통해 다양한 엔지니어링 툴로 패키지화하는 것입니다. 이를통해 사용자 경험이 향상되고 여러 도구가 서로 쉽게 통신 할 수 있습니다. 예를 들어 Siemens의 Simcenter, Dassault Systèmes의 3DEXPERIENCE 및 Autodesk 360 제품군이 있습니다. MSC 소프트웨어는 이러한 플랫폼 중 하나로 Apex를 개발하고 있습니다.
MSC 소프트웨어의 CTO 인 Brian Shepherd는 "Harris Hawk 릴리즈는 2018년 초 출시 될 예정이며, 시뮬레이션 프로세스에 새로운 수준의 사용성과 생산성을 제공하려는 공격적인 로드맵을 기반으로 지속적으로 제공될것입니다. 우주항공, 자동차, 기계 및 중공업 분야의 고객들은 특히 추가적인 프로세스 통합 기능과 MSC Nastran 및 Patran의 핵심 제품이 설치되는 상호 운용성에 대한 지원을 높이 평가할 것입니다. "
Will a New Licensing Model Reign Supreme in 2018?
Holtz는 2018년에 새로운 라이센스 모델이 시뮬레이션 산업의 성장을 촉진 할 것이라고 제안했습니다. 이 라이선스 모델 중 하나에 주의를 기울여야하며 non-denial licensing로 명명되었습니다.
언뜻보면, 새로운 라이센스 정책은 토큰 기반 라이센스와 비슷하게 들립니다. 그러나 이 새로운 라이선스는 과거에 때때로 토큰이 부족한 대기업과 중소기업을 대상으로합니다.
"새로운 라이선스은 소프트웨어에 대한 NonDenial access를 가진 회사에 사용됩니다". Holtz는 "프로그램을 사용하는 토큰이 너무 많거나 CPU/워크스테이션이 너무 많아도 절대로 거부 당하지 않습니다. 그들은 그 다음 해를 협상 할 때 추가 비용 내면됩니다. 이런 식으로 회사는 작업을 계속 할 수 있습니다."
이와 같은 라이센스 시스템을 구현함으로써 회사는 더 이상 CAE 소프트웨어로 제한을 느낄 필요가 없게 되었습니다. 이로인해 모든사용자(디자인팀, 생산 현장, 고객 지원 또는 구현 팀)에게 소프트웨어를 제공 할 수 있습니다.
종종 시뮬레이션 소프트웨어를 더 사용하기 쉽게 하거나 할당된 시간 내에 당면한 문제를 해결할 수 있게 하는것으로는 충분하지 않습니다. 이러한 이점에도 불구하고, 소프트웨어는 접근 권한이 없는 엔지니어에게는 쓸모가 없습니다. 라이센스 제도를 수정 함으로써 벤더는 2018년에 접근이 쉽고 사용율을 향상 시키는데 기여할수 있습니다.
Digital Twin to Become Ubiquitous in Simulation Industry
많은 사람들은 디지털 트윈이 최근에 혼란스러운 버즈 단어 중 하나가 되었다고 생각합니다. 그러나 엔지니어에게는 실제 센서 데이터를 연결하고 일반적으로 사물인터넷(IoT)을 통해 중앙 허브에 브로드 캐스팅 한 다음 디지털 모델 내에서 해당 데이터를 사용하여 향후 연구, 설계 또는 결정을 내릴 수 있습니다.
"2018년은 디지털 업계 최초의 트윈 프로토 타입 중 일부가 실제 산업에서 사용되는 해가 될 것입니다. 우리는 실제 기기 옆에서 시뮬레이션이 실행되는 최초의 사용사례를 개발하기 위해 업계 선두업체들과 협력하고 있습니다. 트윈은 시뮬레이션을 위한 경계조건으로 실시간 센서 데이터를 사용하여 작동 설정을 최적화 하고, 문제를 예측하고 고장을 예방할수있습니다." - ANSYS의 Hindsbo
"시뮬레이션 측면에서 제품 디자인에 사용되는 하나의 디지털 청사진에서 개별 생산 자산별로 고유한 시뮬레이션이 모든곳에서 실행되도록 할것입니다."라고 Hindsbo는 덧붙였습니다. "이것은 장기적으로 엔지니어링 시뮬레이션 사용량의 두 배 이상을 증가하는 또 하나의 메가 트렌드입니다. 2018년은 이러한 방향으로 나아가기 위한 중요한 단계가 될 것입니다."
즉, Hindsbo는 CAE가 디지털 트윈 가상 모델 중 하나가 될 수 있다고 설명합니다. 트윈은 실제 데이터를 가져 와서 경계조건으로 시뮬레이션에 입력합니다. 결과는 실제 트윈의 성능을 예측하는데 사용될 수 있습니다. 이 정보는 또한 알려지지 않은 결함을 수정하기 위해 설계를 변경하는데 사용될수 있습니다. IoT 시스템이 설치되기 전에 알지 못하거나 잘 알려지지 않은 결함을 해결하기 위해서도 사용될 수 있습니다.
지멘스 PLM 소프트웨어의 Jan Leuridan 수석 부사장은 "디지털 트윈의 궁극적인 목표는 예측 가능한 모델 기반 분석을 IoT 빅 데이터와 통합하여 운영 성능을 파악하는것입니다. 디지털 트윈을 통해 가상 세계를 실제 세계와 연결할 수 있고 그 차이에 대해 즉시 결정을 내릴수 있습니다. 2018년은 이 비전에 중대한 발전을 가져올 것입니다. "
Shepherd는 시뮬레이션 기술을 고품질의 라이프 사이클 프로세스로 통합하는 것이 중요하다는 점에 동의했습니다. 그는 "Hexagon은 시뮬레이션 소프트웨어, 제조 소프트웨어 및 검사 하드웨어 및 소프트웨어를 결합한 포트폴리오로 차별화됩니다. 각 소프트웨어 제품은 부품의 기대 성능을 시뮬레이션하거나, 가공 방법을 계산하거나, 제작된 부품을 측정하는등 막대한 데이터를 생성합니다. 이러한 소프트웨어 도메인 간에 정보를 공유하면 의사 결정에 사용되는 지식 기반이 증가하고 새로운 통찰력을 통해 생산성을 향상시킬 수있는 기회가 제공됩니다."
Shepherd에 따르면 이것은 심지어 몇 단계 더 나아갈 수도 있습니다. 그는 인공 지능과 기계 학습을 통해 설계, 시뮬레이션 및 디지털 트윈을 추진할 수있는 시점을 예상합니다. 그는 "한 공정에서 다른 공정으로 데이터를 효율적으로 피드백하여 개선 할 수 있습니다. 다양한 공정 단계 사이에 디지털 쓰레드를 생성함으로써 지능형 제조 소프트웨어의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다. 자체 교정 시스템의 상태에 도달하려면 자동화 된 프로세스가 지능형 소프트웨어와 함께 작동하여 공장의 눈과 귀에 포착 된 데이터를 효과적이고 효율적으로 활용해야합니다. "
많은 업계 전문가들은 2018년 디지털 트윈 (Digital Twin)에서 시뮬레이션 기능을 향상시키기위한 양적으로 전환이 이루어질것으로 보고있습니다.
예를 들어 지멘스의 Leuridan은 "2018년에는 제품 개발과 엔지니어링 가속을 위해 시뮬레이션과 디지털 트윈을 활용하는 여러산업에 걸쳐 더 많은 회사들이 생겨날 것입니다. 진정한 변화를 위해서, 이러한 디지털 트윈은 구조, 열, 흐름, 모션, 전자기 및 다중 물리 시나리오와 같은 다양한 종류의 물리학에서 야기되는 복잡성을 포착하는데 현실성을 가져야합니다. 디지털 트윈은 디자인 공간을 탐색하기 위해 지능적으로 사용되어야 합니다. 또한 기업은 제품 생명주기 전반에 걸쳐 디지털 연속성을 유지하여 제품의 완벽한 추적 가능성을 실현해야합니다. "
지멘스는 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC) 시장에 뛰어 들기 때문에 디지털 트윈과 IoT 및 산업 4.0을 통합하는데 상당한 이점이있다. 지멘스가 2018년에 디지털 쌍둥이 및 IoT에 막대한 투자를 할 것이라는 사실은 놀라운 일이 아닙니다.
"현재의 휴대용 데이터 수집 시스템은 데이터를 클라우드로 직접 스트리밍 할 수 있으며 시뮬레이션 소프트웨어는 거의 실시간으로 실행되어 원격 위치에서 실제 작동 조건을 모방 할 수 있습니다."
다쏘 시스템 (Dassault Systèmes)은 또한 디지털 트윈에 막대한 투자를 할 준비가되어 있습니다. 3DEXPERIENCE 플랫폼을 디지털 트윈으로 브랜드화하기 시작했습니다. Kumar와 그의 팀은 3DEXPERIENCE Twin이라고 불리는 그들의 디자인 플랫폼 multitool을 디지털 트윈의 물리적 모델로 연결하는것을 목표로 하고 있습니다.
"디지털 트윈이 원래 고객의 요구 사항 및 설계 데이터와 연결되면 현재 성능을 예측하고 차세대 제품을 개선 시키는데 정보로 사용할 수 있습니다. 가상 세계와 실제 세계의 연결은 제로로 줄어들 뿐아니라, 두 산업간에 디지털 연속성과 끊김없는 피드백이있어 모든 산업에서 미래 사회에 큰 잠재적 이점을 제공합니다. 이것은 초기 단계에서 빠르게 움직이며 빠르게 발전하는 개념입니다. 나는 2018년이 3DEXPERIENCE 트윈이 독자적으로 등장하는 해가 될 것이라고 생각합니다. "
ESI 그룹은 또한 새로운 하이브리드 트윈으로 디지털 트윈 리브랜딩에 참여하고 잇습니다. ESI가 최근 Industry 4.0에 중요한 기술을 발표하고 도입한 이후로 많은 사람들이 2018년에 이런 추진력을 기대했습니다. 실제로 ESI Group의 회장 겸 CEO 인 Alain de Rouvray는 "미래를 예상하면서, ESI는 최근 신기술을 통합을 시작했습니다. - 가상 모델을 위한 시스템 모델링, Big Data를 활용한 실제 정보수집, 인공지능을 통해 정보 활용에 따른 유용성을 증대, Urban Connected Virtual Environment로 제품 수명예측등"
분명히 많은 기업들이 디지털 트윈의 가치를 보아왔고, 시뮬레이션 벤더들은 이 시장을 활용하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 이는 기술적으로 훌륭한 결합이기에, 앞으로 수 년 내에 성장 할 것으로 기대합니다.
Expansion of Additive Manufacturing to Grow with Simulation
적층 가공법(AM)의 동향에 들어본적이 없다면, 분명히 위기에 처해 있을것입니다. 3D 프린팅이 제조업을 어떻게 잠식시킬 것인지에 대해서는 결정이 되지않았지만, 한 가지 확실한 점은 3D 프린팅이 앞으로도 계속 성장할 것이라는 점입니다.
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Simulation of a laser direct metal
deposition (LDMD) 3D printer.
(image courtesy of ESI Group.) |
Holtz는 "30년 이상 3D프린팅에 관심을 기울여 왔지만, 아직까지는 아무것도 보지못했다는 것뿐입니다." 그리고 그는 적층 제조영역을 개선하기 위해 시뮬레이션을 사용할 수있는 일련의 기술 응용 프로그램을 나열하기 시작했습니다.
예를 들어, 그는 물었습니다. "재료가 어디에 필요한가요? 재료가 사용할 곳을 계산하는 방법은 매우 다양합니다. 격자? CAE의 전체 클래스도 있습니다. 우리는 어떻게 금속의 미세 결정 구조를 시뮬레이션합니까? 우리가 필요한 결정 구조를 얻기 위해 어떻게 만들까요? 때로는 금속 인쇄로 구조에 응력이 있습니다. 우리가 어떻게 그 길을 설계합니까? 나는 2018 년에 이와 같은 기술을 더 많이 도입될 것이고, 시스템에도 내장 될 것이라고 말 할 것입니다. "
그렇다면, 무엇이 적층 가공법을 추진하고 있을까요? Leuridan은 연료 효율성을 향상시키기 위해 차량을 경량화 할 수있는 방법을 모색하고있는 자동차 및 항공 우주 분야에서 책임을 맡고있는 두 산업이 있다고 제안했습니다.
"여기서는 적층 제조 공정의 생성 설계 및 시뮬레이션을 발전시키기 위해 하고있는 작업을 지적 할 수 있습니다."라고 Leuridan은 말했습니다.
CAE에 의해 실행되는 토폴로지 최적화, 생성 설계 및 기타 최적화 도구는 3D 인쇄에 적합합니다. 이전에는 불가능하다고 생각했던 제품을 만들 수 있기 때문입니다. 따라서 제조가 용이한 로컬 최대치 및 최소치를 결정하는 대신에 시뮬레이션을 사용하여 실제로 최적화된 부품을 설계하는 길을 열어줍니다.
그러나 지멘스만 3D 프린팅 분야에 뛰어 드는 것은 아닙니다. 수년 동안 ESI는 레이저 직접 금속 증착 3D 프린터를 시뮬레이션 할 수있는 기술을 개발해왔습니다.
여기에서 읽을수 있습니다.
올해는 어떨까요? 인터뷰에 응한 거의 모든 CAE 벤더는 이에대해 다음과 같이 이야기합니다.
"MSC는 디지털 소재 모델링, Digimat 및 제조 프로세스 모델링 분야에서 Simulated의 수직 형 시뮬레이션 기능을 대폭 채택했습니다. 이 두 가지 애플리케이션은 모두 적층 제조와 통합됩니다. MSC는 금속 및 플라스틱 기반 AM 모두에 대한 추가 투자 및 공급을 통해이 새로운 분야에서 우리의 리더십을 계속 유지할 것입니다. 우리의 공격적인 릴리스 일정은 2017 년 12 월에 출시 될 예정인 Digimat 2018과 Simufactitive Additive V3를 모두 포함하는 2018 년 AM의 주요 성장 동인이 될 것입니다. "- Brian Shepherd, MSC CTO
"Dassault Systèmes의 적층 제조를 위한 end-to-end 솔루션은 이제 막 출시되고 있습니다. 우리는 2018년에 최초 사용케이스 이상으로 솔루션이 확장 할 수 있기를 기대합니다. 우리의 멀티 밴드 솔루션은 최적화 기반 기능 생성 설계, 인쇄 공정 시뮬레이션 및 3D 인쇄 제조 준비 및 지원이 포함됩니다. 적층 제조는 향후 10년 동안 제조에 진정한 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있습니다. "-Sumanth Kumar, SIMULIA의 Dassault Systèmes 부사장
"강력하고 원활하며 통합되고 직관적인 자동화 프로세스를 제공하여 사용자가 생산출력에서 인쇄 또는 제품으로 전환 할 수 있도록 워크 플로우를 가속화 할수 있습니다. 제조업체가 제품 개발 및 생산의 현재 제약에서 벗어나 효율적 설계 및 제조에 주력할수 있도록 돕는것이 우리의 사명입니다. "-Vikram Vedantham, Autodesk Inc.의 선임 비즈니스 관리자
"ANSYS는 원하는 성능을 위한 적합한 모양을 찾을수 있는 토폴로지 최적화와 같은 기능을 이미 보유하고 있습니다. 최근에 3DSIM을 인수하면서 시뮬레이션을 실제 적층 제조 공정 영역으로 확장하고 있습니다. 2018년에 추가 부품 설계에서 최적 생산에 이르기까지, 인쇄 공정, 변형, 소재 특성등으로 인한 잔류 응력을 고려한 복합 솔루션을 출시 할 예정입니다. "- ANSYS의 Mark Hindsbo
분명히, 모든 CAE회사들이 AM 공간에 대한 시뮬레이션 소프트웨어를 주력으로 삼고있는 지금이 3D 인쇄 소프트웨어 및 기술에 대한 투자를 시작할 시기일지도 모릅니다. 이는 Bitcoin보다 더 현명한 투자가 될것 같습니다.
그렇다면 3D 인쇄와 시뮬레이션에 대한 투자 가치는 어느정도 일까요? Hindsbo는 "적층 제조는 시간이 지날수록 시뮬레이션 사용을 최소 두배 이상 증가시킬 것입니다." 라고 생각합니다.
Autonomous Cars Chase Computer-Aided Engineering for Answers in 2018
CAE 산업과 긴밀한 관계를 맺을 또 다른 산업은 자율 주행 시장이 될 것입니다. 이는 2018 년에 더욱 명백해질 것입니다.
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Simulation of LIDAR-based object detection and classification.
(Image courtesy of Siemens PLM Software.) |
무인 자동차/트럭, 드론 및 지상 또는 하늘에 떠있는 차량에 기사, 광고는 사람들의 사고 방식을 사로 잡았습니다.
하지만 인공 지능(AI)이 도로에서 우리의 안전을 지킬 수 있다는 것을 증명하기 위해서는, 아마도 방대한 양의 운전 시간을 측정 할 필요가 있고 이것은 시뮬레이션 기술의 도움이 있어야만 가능합니다.
"자동차 산업에서 자율 주행차의 도입보다 더 큰 잠재적 붕괴는 없을 것이며, 사실상 모든 주요 자동차 회사, 많은 관련 기술 회사 및 새로운 벤처 기업이이 기술 경쟁에서 우위를 차지하려고 하고있으며, 시장 선도적 인 Adams 다물체 역학 솔루션을 통해 고객은 이미 차량의 제어 및 역학을 자신있게 정의하고 시뮬레이션 할 수 있습니다. 2018년에는 Adams에 확장을 제공하여 실시간 시뮬레이션 및 HIL (hardware-in-the-loop) 시나리오를 통합합니다. 또한 Virtual Test Drive 애플리케이션은 자율적인 차량 제어를 담당하는 센서 네트워크 및 AI 에이전트를 테스트 할 수있는 현실적인 장면과 시나리오를 지속적으로 만들 수 있게 해줍니다. " -MSC 소프트웨어의 Shepherd
그러나 산업계가 자율 주행 너트를 푸는데 주력하면서 다른 자동차 기술도 개선 될 것입니다. 이것들은 모두 CAE 영역에 있어 이익이 될 것입니다. Siemens와 같은 회사는 자동차 업계의 시뮬레이션 툴의 잠재력이 증가하고 있음을 분명히 주목하고 있습니다. 또한 이러한 성장 잠재력은 이미 FEA (finite element analysis) 또는 CFD (computational fluid dynamics)와 같은 툴에 대한 시뮬레이션 공급 업체를 신뢰하고있는 시장에서 확보할 수 있습니다.
"자동차 분야에서는 연비 향상, 전기 파워트레인의 주행범위 연장, 자율 주행 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 예를 들어 TASS International을 추가 한 물리 기반 시나리오 모델링 솔루션은 특히 첨단 운전자 보조 시스템 (ADAS) 개발을 위한 솔루션을 제공하는 데 도움이됩니다." - Leuridan
따라서 Tesla, Google, GM 및 세계 여러 국가에서 자율 차량을 만들기만 한다면, 여러분은 시뮬레이션이 그러한 혁명을 주도할 것이라고 확신할수 있습니다.
Cloud Is King for SMB Simulation, But What Is on the Horizon?
시뮬레이션에 대한 가장 오래된 불만 중 두 가지는 모든 수치를 계산하고, 고성능 컴퓨팅 (HPC)을 구입하는데 소요되는 구매비용입니다.
다행히도 클라우드 및 GPU 기반 솔루션는 이러한 문제가 언젠가 사라질수도 있다는 사실을 입증합니다.
돌아가서 이야기한다면, ANSYS Discovery Live가 주요 사례입니다. 이 기술은 GPU를 기반으로 사용자에게 시뮬레이션 결과를 플래시로 제공 할 수 있습니다. 안타깝게도, 이것은 초기개발에서는 유용하지만, 기존 오류분석에는 적합하지 않다는것을 논의했습니다.
그렇다면, 기존분석처럼 대량의 시뮬레이션 작업과 관련된 비용을 어떻게 줄일수 있을까요? 그리고 우리가 그 작업을 하는동안, 어떻게 그결과를 더 빨리 알수 있을까요? 여기서 우리는 클라우드와 대량의 병렬 계산을 수행 할 수있는 방법을 찾을 수 있습니다.
"더 많은 엔지니어링 시뮬레이션 워크로드가 클라우드로 옮겨 갈 것입니다. 엔지니어링 툴 스택을 클라우드로 이동할 경우 얻게 되는 장점에 대한 인식이 높아지면서 2018 년에도 계속 될것입니다. SimScale에서 우리는 매달 실시되는 수만 가지의 시뮬레이션 작업과 함께 플랫폼에서 가져온 수만 가지의 CAD 모델에 수행하고 있습니다. CAD와 같은 인접 툴이 클라우드로 이동하고 있다는 예로 2017년 SimScale의 6개 CAD 모델 중 하나가 클라우드 CAD시스템에서 가져온 것입니다. " - SimScale Heining
Rescale은 또한 클라우드 서비스의 높은 성장을 보고 있습니다. Rescale은 CAE 시뮬레이션 사용 요구에 따라 클라우드 기반 HPC를 제공합니다. Jaris Poort, Rescale의 CEO는 2017년 에 30%의 월간 성장률을 보였다고 보고했습니다. 또한 2018년에 더 늘어날 것으로 예상됩니다.
Poort는 "이는 기업에서 HPC를 위한 클라우드 채택의 분명한 전환점을 가리킵니다. CAE 마켓이 지속적으로 성장하면서, 요구조건이 까다로운 시스템 최적화 및 다분야 시뮬레이션이 엔지니어링 워크 플로우에 포함되어, Rescale은 2018년과 그 이후에 큰 성장이 예상됩니다. 현재 클라우드에서 실행되고 있는 HPC CAE의 시뮬레이션 비율은 약 5%에 불과합니다. Rescale은 쉽고, 합리적인 투자, 비용 절감, 확장성, 최신 기술을 제공하는 플랫폼을 제공하는데 초점을 맞출 것입니다. 고객은 클라우드 HPC 사용하여 현재와 미래에 실제로 가능한 것을 얻을 수 있습니다."
안타깝게도 모두가 클라우드 옵션을 신뢰하는것은 아닙니다. 이것은 큰 비밀스러운 조직이나 방위 계약을 맺고있는 기업들에게 특별한 문제입니다. 이러한 조직은 On-premise 클라우드를 사용할 수 있지만 비용을 낮추는 목적은 잃게됩니다. Off-premise 클라우드는 중견/중소기업 시장에서 10센트를 절약하고자 하는 기업에 적합합니다.
Holtz는 세 번째 옵션을 언급합니다. 그는 가까운 미래에 하드웨어 칩 수준의 폭발적인 증가를 보게될것으로 추측합니다. Non-VonNeumann 컴퓨터에 대한 논의가 증가하고 있습니다. 이 컴퓨터는 상당한 수준의 병렬 처리를 허용합니다.
"기본적으로 파이프 라인의 새로운 기술은 시뮬레이션에 대한 알고리즘과 방식을 어떻게 바꿀 것입니까?"라고 Holtz는 질문했습니다. "이것은 2018년에 실현되지 못할 수도 있지만, 3년에서 4년 사이에 가동될 것입니다. 우리는 그것이이 일어나는 것을 보기 시작할 것입니다. 이것에 대해 꾸준히 대화를 해야할 필요가 있습니다. "
2018년과 그 이후, 시뮬레이션 산업이 어디로 갈 것으로 보이십니까?
비노이만형 컴퓨터(Non-VonNeumann) - 노이만(J. L. von Neumann)이 제창한 2진법의 설계 사상에서 벗어나지 못하고 있는 현재의 노이만형 컴퓨터의 약점을 극복하기 위하여 최근 제창된 새 컴퓨터형을 말한다. 프로그램의 명령이나 데이터를 주기억장치에서 연산장치로 순차적으로 처리하는 노이만형과는 달리, 비노이만형은 데이터 처리의 고속화ㆍ고도화, 프로그램 작성의 생력화 등을 목표로 데이터 자체에 처리 정보를 부여하거나 병렬처리한다. 제5세대 컴퓨터 개발 프로젝트의 하나로써 비노이만형 컴퓨터는, 현재의 컴퓨터로는 불가능한 자연ㆍ언어ㆍ음성ㆍ화상 등의 의미를 이해함으로써 지적인 문제 해결, 추론 등이 가능하다.
