項目介紹
聯想集團成立于1984年，是一家具有30年歷史的跨國科技公司，在中國北京和美國北卡羅來那州均設有總部。2013 年，聯想成為了世界上首屈一指的個人計算機制造商。聯想的產品包羅萬象，從個人計算機、平板電腦、智能手機到工作站、服務器、電子存儲設備以及智能電視等等一應俱全。聯想在全球60多個國家和地區設立了分支機構，產品遠銷世界160多個國家和地區。
挑戰
計算機領域的競爭日趨激烈，迫使各大計算機制造商不斷降低成本、縮短產品開發周期，同時提升產品的質量和可靠性。傳統的產品開發方法要經過設計、制造樣品、測試、修正、重新制造樣品、重新測試這一系列步驟，而這已無法滿足當今產品開發與上市的節奏。
因此，聯想尋助于計算機輔助工程 (CAE) 工具，在產品設計前期對產品在載荷（如沖擊和振動）下的機械特性進行仿真與評估，從而實現性能的優化。憑借這種方法，可以盡早發現潛在的質量問題并進行相應改進，以此縮短產品開發周期并降低成本。如今，CAE 技術在聯想的生產制造過程中扮演著舉足輕重的角色。
起初，仿真過程中的前處理任務需要占用工程師80%的時間。盡管一些CAE軟件中也提供了前處理工具，但面對日漸復雜的分析與分秒必爭的開發過程，這些前處理工具便顯得力不從心，無法滿足制造商的要求。此外，這些工具也無法保證前處理網格劃分的質量。其網格劃分質量距聯想和其他高科技制造商對精細化設計的要求尚有一定差距。
為提高效率、提升網格劃分質量并縮短CAE仿真時間，聯想的工程師們需要一款可以真正滿足科研與工程創新需求的強大前處理工具。而作為Altair HyperWorks中重要模塊之一，HyperMesh便成為了他們的不二之選。
HyperMesh是一款高性能的有限元前處理器，可為產品的設計性能分析提供良好的交互式可視化環境。
解決方案
2000年，聯想在其位于北京的創新設計中心搭建了CAE技術平臺，完美支持聯想所有產品系列的開發，IdeaPad、IdeaCentre、LePhone、LePad、ThinkCentre和ThinkServer 等無一遺漏。與此同時，聯想還在新款ThinkPad的預研評估過程中應用了仿真技術，進行了新材料的應用研究及高可靠性分析。聯想堅信，先進的仿真技術定能掀起產品創新熱潮，最終實現產品質量提升、開發周期縮短、成本優化等諸多方面的改進。
“Altair HyperMesh不僅是聯想全線采用的前處理平臺，更是聯想提升CAE 效率的法寶。”LBG NB總監辛志峰說道。“例如，在 2003年，我們使用另一家公司的前處理工具對一部手機進行了建模與求解。結果，從開始建模到完成仿真花費了近一個月的時間。而 2006年，我們和Altair公司合作，將HyperMesh與我們的求解器結合使用。結果，我們僅用一周的時間便完成了對一臺由 150 萬個元素構成的筆記本電腦的仿真。”HyperMesh快速精確的仿真結果正是聯想所尋求的，其網格劃分的可靠性極高，藉此設計者能夠快速完成建模與分析，從而縮短開發周期。
計算機風扇的實體CFD網格
聯想使用HyperMesh構建由 150 萬個單元組成的筆記本電腦的復雜有限元模型
面對如今的全球態勢，電子行業的領軍企業必須始終堅持前沿產品的創新及產品開發效率的提升，方能在競爭中立于不敗之地。而電子行業的工程師們也同樣面臨著挑戰，需要在不斷降低成本的同時推動產品朝更小、更薄、功能更強的方向發展。因此，如今的電子行業若要快速地將最佳產品推向市場并始終走在技術的最前沿，優化技術便必不可少。
在很多世界領先的電子公司中，工程師們借助優化技術迅速為復雜程度不斷攀升的產品找到了最佳創新型設計方案。優化技術帶來了諸多裨益，更為設計者和工程師們提供了前所未有的廣闊選擇空間。
基于HyperMesh在節省時間、提升產品質量方面的突出表現，聯想的工程師們又利用HyperWorks中的OptiStruct進行了硬盤驅動器的設計。硬盤設計的難點之一在于硬盤驅動器在運行時可能會與計算機系統的其他部分產生共振，從而導致噪聲、振動和磁盤磨損。計算機系統主要由金屬板構成，易受其內部零件振動的影響。因此，在結構設計過程中對金屬側板進行結構優化以增加其剛度，進而改變整個系統的固有頻率，使其避開硬盤驅動器工作頻段便成為了解決問題的突破點。
“在傳統的設計流程中，直到樣機測試時才會知道是否存在共振問題。”辛總監說，“若發現共振現象，也只能采用加橡膠墊等補救措施來解決。這并沒有從根本上解決共振問題，而且需要不斷進行試驗。很顯然，這種方法延長了設計周期。”
然而，借助OptiStruct對系統進行優化后，聯想即能克服很多嘗試法中的固有缺陷。“通過在產品設計前期使用OptiStruct對幾個主要部件進行形貌優化，我們的產品不再需要反復試驗，更有效地避免了共振的發生，進而縮短了設計周期并提升了產品質量。”辛總監說道。
聯想的工程師們借助OptiStruct展開了模態分析，對計算機系統的固定側板進行了優化，從而避免與硬盤轉動時120Hz的固有頻率發生共振。
使用OptiStruct對計算機機箱面板進行結構優化以消除共振
優化后的機箱上的模態分析
“在計算機產品設計過程中進行優化分析可以提高產品質量并縮短設計周期。”辛總監說道。“優化后的結果對整個系統的模態分析都有巨大影響。因此，該方法對我們的產品設計意義非凡。”
“利用優化技術快速確定設計方向是今后電子行業的必然發展趨勢。決策者能夠在設計初期衡量不同方案時以科學、客觀、量化的方式快速確定正確的設計方向尤為重要。”辛總監指出。
結論
設計速度與產品質量的雙重提升
HyperMesh現已成為聯想強大的CAE建模平臺，幾乎可滿足所有的工程需求。此外，聯想還將HyperMesh的友好界面與CFD軟件相結合，充分利用強大的幾何處理功能在設置邊界層和流體邊界條件時快速生成高質量的CFD單元。聯想正在CFD領域中使用 HyperMesh精確生成流體網格。
“在過去的10年中，聯想在CAE技術上取得了迅猛的發展，這對新產品開發與創新均大有裨益。”辛總監說道，“我認為，在這10年中，Altair的前后處理技術也同樣取得了驚人的進展。它可以滿足越來越多的計算網格需求，同時提高精度與效率。Altair不僅為我們提供了功能強大的軟件，還提供了專業的技術支持；得益于該平臺，我們的效率獲得了大幅提升。”
Altair基于HyperWorks的CAE 平臺不僅可顯著改善前后處理功能，還能對設計過程與結果進行優化，充分滿足了在提升產品質量的同時加快推廣速度這一訴求，因而對于整個聯想集團而言至關重要。
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本文標題：HyperWorks在聯想集團的成功應用
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