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課程介紹

? ? OPTIMUS是指過程集成和優化設計軟件，集成CAD/CAE仿真工具，實現仿真流程自動化，包括試驗設計、單目標/多目標優化、魯棒性/可靠性設計等模塊，是多學科仿真設計輔助工具。? ??

1. 工作流集成

? ?OPTIMUS能集成任何仿真軟件并驅動多學科工作流，包括市場上現有的商用程序和用戶自開發程序，比如NASTRAN、LS-DYNA、HYPERMESH、FLUENT、MATLAB等，涉及到了應力分析，碰撞分析，流體流動，聲光電熱磁等領域，同樣可以集成用戶用FORTRAN，C語言等編寫的程序。

2. 試驗設計和響應面

? ?工程師通常對一個研究對象要通過多次試驗了解其特性，尤其是設計變量和產品性能之間的關系。在仿真試驗中，工程師通過多個樣本點的試驗，達到了解研究對象的目的。試驗設計的目的是對樣本點的選取進行科學的設計，用較少的試驗樣本得到更多的信息。OPTIMUS通過數值計算技術和統計方法，選擇并分析一系列虛擬的試驗樣本，幫助工程師了解設計參數和產品性能之間的相關性和敏感度。在設計空間探索的樣本點上可以建立響應面模型，幫助工程師通過利用現有的實驗樣本信息最大限度地改進產品設計。

3. 優化設計

? ?OPTIMUS包含多種優化方法，針對不同的問題如單目標優化和多目標優化問題。當評估新的產品設計方案時，工程師經常需要在多個相互沖突的設計指標之間進行取舍，往往很難滿足所有指標，也就無法確定是否已經找到了最佳設計。Optimus提供的參數優化算法能自動調整仿真模型中的設計參數，提供滿足各個設計指標的多種優化設計方案，供設計人員根據具體需求進行選擇。OPTIMUS可以通過基于導數的快速尋優算法和先進的遺傳算法的結合，在復雜的設計問題中尋找最優設計。多目標優化算法能找到帕雷托前沿（Pareto fronts），再多個相互沖突的設計目標中找到最優設計。

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，設計參數可能在設計名義值附近有所波動。很多時候，這些波動造成了意料之外的產品功能損失和質量問題。OPTIMUS能通過對設計空間的探索，找到產品性能對設計參數波動敏感最低的設計方案，既達到可靠性要求。魯棒性設計則是找到一種設計，當設計參數發生小的波動時，產品性能變化不會太大，性能的波動在允許的質量變化范圍以內，保證產品的穩健性。OPTIMUS包含多個魯棒性可靠性設計方法，可以針對不同的問題類型進行優化設計。

5. 并行

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