ANSYS，构建物联网工程仿真体系

    “这是一个连接的时代。我们可以预见到的每一个行业都将融入物联网，诸如无人汽车、工业机器人、个性化医疗、智能家电、可穿戴电子产品……它们都已经做好了充分的准备。”ANSYS全球高科技行业技术总监Sudhir Sharma在接受e-works记者采访时如是说。

    应该说，物联网将是下一个推动经济发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。

    但同时，作为一项新兴技术，物联网发展过程中涉及的许多关键性共性技术，诸如针对物联网系统、设备和芯片的测试、检测评估的标准、传感器的安全性和稳定性等领域仍留有空白。

    在Sudhir Sharma看来，只有系统设计师、软件工程师、射频、模拟和数字设计师共同协作，创建精确的模型和调整每个组件和子系统，才能设计出物联网体系中成熟的产品。而这个过程中，先进的仿真技术和多物理场耦合仿真软件将起到举足轻重的作用。

物联网是产品设计的逻辑演进

    IDC最新发布的调研结果显示，截至2020年底，将有超过2000亿个设备连接到互联网，IDC预测称，物联网解决方案的全球市场规模将超过7万亿美元。

    思科则预计全球物联网设备数量将由2015的250亿增长至2020年的500亿。思科预计未来10年内物联网技术将创造出14.4万亿美元的商机，到2022年物联网技术将推动全球企业的利润总和增长21%。

    不同机构给出的预测不尽相同，但无不反映出物联网技术蕴含着巨大的市场前景。随着产品变得更加智能，产品中的电子、嵌入式软件和传感器部件越来越多，这意味着产品工程需要面临机械设计、电子设计和嵌入式设计等多个方面的挑战。以汽车行业为例，过去的汽车仅仅是人们代步的交通工具，而现在汽车的配置中增加了诸多智能设备譬如智能钥匙、智能行车记录仪、智能导航等等，未来这些智能的汽车产品还将彼此相互联接。

汽车行业不断向智能互联方向进化

    Sudhir Sharma说：基于物联网实现产品与网络的连接，我们能够通过数据收集、监测和分析获得更大的商业价值。一方面，物联网是产品设计自然而然的逻辑演进，另一方面，正是产品的日趋智能互联催生着物联网经济。

物联网所面临的工程挑战

    如今，市场上最新的电子产品几乎都包含嵌入式物联网系统，比如智能手机、智能电视、智能车载系统、智能机器人、无人驾驶汽车等。加快基于物联网的产品创新，成为每一个具有前瞻性企业的战略愿景。

    但显然，基于物联网的产品设计，还面临着各种各样的挑战。物联网是通过数据通信方式构造的智能网络，它通过标准的协议、依靠自动识别技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。在物联网体系中，无线网络、传感器、RFID、计算机缺一不可，由此带来的天线、电源、嵌入式软件、结构设计的工程挑战无处不在。

    Sudhir Sharma说，不管是创建一个数字化样机，还是设计智能互联的产品，仿真分析都是应对上述工程挑战的最佳手段。特别是在市场竞争日趋激烈、产品升级换代越来越快的今天，工程师更加需要在他们的桌面上创建虚拟样机并进行仿真，确保他们在真实的世界中安全稳定的工作。

    在Sudhir Sharma看来，仿真驱动的产品开发主要可以应对四大物联网工程挑战：

    首先，天线设计。智能互联产品在设计过程中，需要模拟天线在其工作环境中的运行情况，以确保将发射器和接收器连接到一个精确的通道中。除了信道建模之外，天线设计还需考虑天线集成和信号完整性分析等等。

    其次，能源设计。作为智能手机用户，大家都知道电池续航能力对于产品设计来说始终是一个挑战，恶劣的操作环境、高数据速率和无线系统都会消耗大量的电力。要设计一个可靠的电源系统，工程师需要进行包括芯片封装、物理电路板、动态功耗减少、静电释放等多项模拟。

    另外，嵌入式软件。嵌入式软件对于智能互联产品的重要性不言而喻，基于仿真驱动的产品开发可以实现基于模型的设计与仿真、控制系统的分析等等。

    最后，结构和热能设计。如同传统的产品，物联网时代的产品也需要确保其是可靠和安全的，可以在恶劣的环境中工作。这就需要进行大量的强度分析、振动和跌落测试、热分析等工作。

ANSYS物联网工程仿真战略

    为了应对这些挑战，ANSYS在积极推动物联网工程仿真战略。Sudhir Sharma强调，作为业界最完整、最先进的仿真工具和整体解决方案提供商，ANSYS公司能够帮助不同行业企业实现智能互联产品的设计和仿真，确保它们向物联网转型过程中掌握先机。

    事实上，从ANSYS发布的16.0版本软件开始，其交付的方案就提供了一个从部件到系统的仿真平台，以顺应物联网、系统工程、大数据分析和云端协作等技术发展方向。Sudhir Sharma说，基于物联网的工程仿真将是ANSYS未来重要的战略方向。每一个伟大的产品都代表着一个承诺，这个承诺代表着产品要有合适的性能、没有意外的失效并且满足用户的期望，这个承诺在物联网时代会变得更加严苛，而仿真技术是实现这个承诺的最佳桥梁。

    ANSYS面向物联网工程仿真战略中，提供了全面的电子系统设计解决方案，同时提供基于参数仿真帮助完善产品的天线表现；另外，物联网的设备需要长时间无障碍运行，其耗能必须非常小，ANSYS提供电子设备的节能设计并帮助各类产品高效地供电、减少能耗。

    除此之外，ANSYS还可以帮助提高智能互联产品的IC能效、提高热力可靠性，设计可靠的无线系统，在符合SAR规定的最小化辐射下提高通信效率。Sudhir Sharma以智能手机为例，手机在使用时会向发射基站传送无线电波，而任何一种无线电波或多或少的被人体吸收，有可能对人体的健康带来影响，借助ANSYS仿真技术，可以在减少辐射的前提下探索出最理想的天线布局方案。

    值得一提的是，ANSYS解决方案还帮助智能互联产品优化系统层面的性能，以预测和改善产品使用特性，增进用户体验。随着无线充电技术的出现，ANSYS也在手机和手表的无线充电方面提供仿真支持。

    Sudhir Sharma指出，功耗、数据安全性、支持何种通信标准等都是企业在应对智能互联产品的关键设计要求，如果能在功耗、天线集成性能、安全性和成本等方面达成一个最佳的平衡点，将会极大地降低企业企业向物联网转型的门槛。

    在ANSYS合作的客户中，致力于设计制造各类微控制器和射频元件的Atmel公司是践行物联网战略的佼佼者，Sudhir Sharma介绍，Atmel就是借助ANSYS提供的工程仿真解决方案对其广泛的物联网产品组合进行建模、分析和优化的，并在此基础上开发面向下一代的具有高集成度的物联网解决方案。

    诚然，物联网技术为整个工业领域的发展注入了活力，从电子半导体到系统集成再到智能互联产品，都带来了巨大的发展机遇。Sudhir Sharma说，ANSYS非常高兴成为所有向物联网战略转型公司的合作伙伴，与他们一起开发具有创新性的技术，为最终用户带来精确、可靠和便捷的智能互联产品。