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本文是笔者2015年写过的《ANSYS 小传》一文的第二版。在这一版中,相对第一版的1页纸,大幅度增加了篇幅,更加细致的介绍了有关ANSYS的各种故事。
注:所有直接与ANSYS公司相关的资料均来源于网络,所有的其他扩展信息来源于网络或者正式出版物。
ANSYS公司成立于1970年,目前雇员人数已从初期创时的不到5人发展到近3000人,其中大部分是有限元分析、计算流体动力学,电子、半导体、嵌入式软件和设计优化等领域的专家硕士和博士工程师。ANSYS的杰出员工热衷于推进世界一流的仿真技术,让我们的客户能够将他们的设计理念以更低成本、更快地转化为成功的创新产品。
作为衡量公司成功实现上述目标的一大指标,ANSYS已被享誉盛名的《商业周刊》和《财富》评定为世界上最具创新性的公司之一。
ANSYS公司的创始人John Swanson出生于纽约州一个很小的农村小镇,母亲是学校教师,五岁时父亲死于一次车祸,因此家庭并不富有。
1960年,John Swanson在大学二年级时迎娶了第一任妻子。
上世纪五十年代,NASA(美国宇航局)位于洛斯阿拉莫斯实验室(研发出原**的地方)的马歇尔太空飞行中心,开始考虑在他们的太空任务中使用核动力火箭,并于1952年开始研发该火箭。
火箭核能热力推进系统,是一套采用核裂变能作为能源,实现火箭热力推进的系统,故有时也简称核火箭。核火箭动力除采用核反应堆实现核能热力推进外,尚可直接利用核裂变生产的能量与裂片,实现火箭推进。
1963年,John Swanson在康奈尔大学获得硕士学位后,来到位于美国宾夕法尼亚洲匹兹堡的西屋公司(Westinghouse)宇航核实验室。而后担任结构设计部经理职位,负责由航天核推进局(SNPO)领导的NERVA(Nuclear Engine for Rochet Vehicle Application,火箭飞行器用核引擎)项目的部分研究。John Swanson硕士当时的工作之一,是为火箭部件做应力分析。
康奈尔大学是由企业家埃兹拉•康奈尔和学者安德鲁•怀特两人携手合作创办的一所,独具特色的私立研究型大学(能上得起美国的私立大学,说明当时John Swanson的家庭环境已经不错了)。其坐落在纽约州西北部手指湖地区的伊萨卡小城(纽约市西北约四个小时的车程)。当地湖光山色、风景秀丽、幅员辽阔。
SNPO挑选了Aerojet公司和Westinghouse(西屋)公司参与研发NERVA引擎。NERVA的研发、设计和建造几乎全部是在洛斯阿拉莫斯实验室完成的。NERVA计划自1955年开始1973年结束,共耗资15亿美元。
NERVA 采用氢气作为工质兼冷却剂。氢的导热性能可与金属材料相媲美,是最好的冷却介质之一(我国世界领先的第四代核反应堆——高温气冷堆也采用氢气作为堆芯的冷却介质),同时由于其分子量小而成为最优良的推进工质。
整个核火箭项目最后制出了重0.2吨,推力达到100吨的核火箭发动机,可使宇航员乘坐通勤飞船在24小时内到达月球或从月球返回地球。1969年时任美国总统的肯尼迪向世界宣布,实现人类首次登陆月球,是美国政府空间计划的一项首要任务(为了对抗苏联的登月计划)。显然,一旦阿波罗登月计划完成后,各项其他的空间计划,包括使用核火箭实现载人火星探险壮举,就不再具有吸引力。最终该计划于1973年终止,SNPO也于同年解散。
下面插入一个NERVA火箭发动机的照片。
图-1 NERVA火箭发动机
西屋公司(Westinghouse Electric Corporation)成立于1886年1月8日,由天才科学家尼古拉
•特斯拉在摩根财团的支持下创建,总部位于宾夕法尼亚州匹兹堡市。1999年3月被英国核燃料公司收购,成为该公司的全资子公司。 2006年2月6日东芝通过英国核燃料公司收购美国西屋电气公司77%的股权。今天我国大量引进的使用AP1000技术的核电站的设计方也是西屋。
有限元方法的理论和程序最初主要来自各个高校和实验室。早期有限元的主要贡献来自于Berkeley大学。Berkeley的Edward L. Wilsonn发布了第一个程序,其他著名的研究成员有J.R.Hughes,Robert Tayor,Juan Simo等人,第一代的程序没有名字。
1963年在加州大学Berkeley分校,Edward L. Wilson教授和Ray W. Clough教授为了教授结构静力与动力分析而开发了SMIS(Symbolic Matrix Interpretive System),其目的是为了弥补在传统手工计算方法和结构分析矩阵法之间的隔阂。
1969年,Wilson教授在第一代程序的基础上开发的第二代线性有限元分析程序,就是著名的SAP(Structural analysis program)。
1969年时,运行一个300个单元模型的仿真,对于2000万次模拟需要大约30小时的计算机机时,花费大约3万美元,这相当于助理教授3年的工资。
1963年,John Swanson硕士在加州大学Wilson博士原有的,有限元法热传导程序基础上,编写了用于在温度和压力作用的火箭发动机零件计算应力分析的非线性有限元程序STASYS(Structural Analysis System)。而程序运行的平台,则是从战争需求中发展而来的电子计算机。
1964年至1966年John Swanson硕士在匹兹堡大学获得应用力学博士学位。
John Swanson博士后来说:“我看到了以计算机为工具,进行分析的需求。我发现人们用这些工具,可以改进产品的内在品质时,是多么的高兴。”
过去,人们在利用计算机进行工程设计时,往往先按设计做一个样机,做完样机再对样机进行分析,分析到问题后,再重新设计。而现在,在CAD设计过程中始终有仿真、分析的功能,无需样机出来后再进行验证,从而大大缩短了设计时间,并且减少了设计失误。
比如,在设计波音777飞机时,人们已经不用实物模型进行实验,只要在计算机里做一个虚拟样机来进行仿真分析即可。有些情况是不可能做出样机,因此一定要通过分析软件来运作,比如航天飞机在失重的环境下,很难用实物模拟;再比如,生物医学里,不可能把人的身体打开,将实物模型放到人的身体里;所有这些情况都必须用到仿真分析软件。
John Swanson博士当时就梦想着早晚有一天,人们利用计算机对所有的设计构思能进行分析和优化,帮助人们开发出更好的产品、降低开发成本、缩短开发和上市的时间。如果这个想法成真,对在计算机上进行设计的工程师们来说,就像长了第二颗大脑,让他们的设计如虎添翼、方便轻松、真实可靠(仿真驱动设计)。那时的人们几乎不知道这门学科的名字,人们只是在CAD(计算机辅助工程设计)软件的基础上,做一些简单的分析。这种软件在今天叫做分析软件或仿真软件。
John Swanson博士当时就相信,利用STASYS这种通用有限元法程序来取代复杂的手算,可以替西屋及其它许多公司省下大量时间和金钱。不过当初的西屋并不支持其想法,所以John Swanson博士决定离开西屋,自创家业。今天的ANSYS公司已经是世界CAE行业最大的公司。
John Swanson博士后来说:“离开西屋是因为我有一个梦想——为工程界开发集成的分析系统,在西屋却得不到进行此项研究的支持。”
1969年,离开西屋公司后,John Swanson博士带着2-3位员工,在美国宾夕法尼亚州临近匹兹堡的家中车库,成立了自己的公司。其原名为“Swanson分析系统公司”(Swanson Analysis System Inc(SASI))。说句题外话,今天让无数人头痛的恐怖组织伊斯兰国的缩写是ISAS。
“当时没有外部基金一说,那是一个没有大额风险投资家的年代。因此,SASI公司初始创业资金只有1282美元(其购买力接近今天的十万美金)。但我非常相信我将是一个成功的工程咨询顾问,因此能够有源源不断的收入,来支持STASYS软件第一个版本的开发。”
“当时我所面临的最大风险,是可能不得不中止我所挚爱的工作,而返回去做我以前的工作。离开西屋公司时,有好几家公司聘任我,因此找个工作不是件难事。”
1970年,SASI公司结合着STASYS程序,发布了商用软件ANSYS。而西屋也成为了它的第一个顾客。
取ANSYS这个名字,是因为专利律师跟John Swanson博士保证,ANSYS并没有任何的特别寓意,也不会侵犯到任何公司的版权。
当时(指1969年至1970年)在匹兹堡地区至少有三家刚刚起步的分析软件类的咨询公司,创始人都是从西屋公司走出来的科技人员。“核能和宇航工业在当时是科技中心,许多小公司都围绕着这一中心起步,就像我们现在经常看到的许多小公司在著名大学(如斯坦福大学)的周围起步一样。
匹兹堡市坐落在在阿勒格尼河、莫农加希拉河与俄亥俄河的交汇处(如图-5的最上方所示),使她成为美国最大的内河港口之一。匹兹堡的东南角是著名的匹兹堡大学(图-5的左下角)和以计算机科学闻名的卡内基梅隆大学。市区人口约33万,都会区人口约240多万,是美国第21大都会区。图-2为匹兹堡市在美国地图上的位置。
图-2 匹兹堡市在美国的位置
匹兹堡市从地理环境看,其附近地区的烟煤、石灰石和铁矿石蕴藏量丰富,加上内河港口的运输便利,具有大规模发展钢铁工业的良好条件。有了交通、资源、技术、人力的支撑,一批有远见的企业家纷纷选择在匹兹堡建立自己的产业。其中,就有“钢铁大王”安德鲁•卡内基。1873年,卡内基遇到了亨利•贝塞麦。卡内基意识到美国制造业的未来在于钢铁的制造和应用,在返回匹兹堡后,他就按照贝氏炼钢法建造了他的第一座钢厂——埃德加•汤姆森钢厂,这开启了匹兹堡的钢铁时代,卡内基帝国也从此诞生。
有“世界钢铁之都”之称的匹兹堡市,是美国传统的工业城市,也是美国钢铁工业的中心。匹兹堡是当时世界最强大的钢铁公司,美国钢铁公司的总部所在地和最主要的生产基地,也是西屋公司的总部所在地。匹兹堡在上世纪中期因工业化而严重污染的空气恶名远播,由于工业烟雾笼罩,白天也不得不打开路灯。类似于今天的河北省。左下图展示了1946年匹兹堡市民在雾霾中行走在大街上的情景。
图-3 1946年的匹兹堡 图-4 雾霾笼罩的匹兹堡
1948年,在匹兹堡市郊的多诺拉小镇,一场极为严重的烟雾事件造成20人死亡以及半数居民生病,最终促使州领导层采用了清洁空气条例。
1978年,建于1861年的琼斯劳克林钢铁公司在匹兹堡的工厂倒闭,1.75万名工人失业。紧接着,国民钢铁公司和美国钢铁公司也步其后尘。1978年~1983年,匹兹堡钢铁以及与钢铁相关的工作岗位消失了10万多个。到20世纪90年代中期,这个曾经世界上最大的钢铁制造基地仅剩下两家钢厂。曾经钢铁厂林立的地区变成绵延的大片空地,匹兹堡这座工业城镇已经变成为名副其实的“鬼城”。这段时间ANSYS的股价也十分低迷,是否跟城市外部环境的恶化有关?
到上世纪70年代,政府开始意识到仅仅改善环境还不足以使城市获得新生,遂开始制定和实施地区经济多元化战略,将改造重点转移到促进新行业发展上来。如只需要办公室,但不会冒烟的软件公司。现在的匹兹堡早已摆脱了工业污染的旧名,成为以医疗、休闲、人文艺术为主的城市。
下面插入一副今天的匹兹堡市。
图-5 今天的匹兹堡市
自SASI公司创立开始,至少在前20年中,John Swanson博士每周要工作80小时来开发STASYS(后来的ANSYS)分析软件,这种毅力或许与孩童时代的艰辛经历有关。
这种劳动强度与硅谷科技公司的那群创业公司基本一样。而今天华为公司研发人员的年工作时间,超过了2500个小时。与其竞争的西方电信企业的研发人员,则基本是每年工作1500小时,笔者也是这样。
ANSYS程序的第一个版本,仅提供稳态热分析及简单的结构分析功能,且只能在大型计算机上运行。
当时的大型计算机动辄几百万甚至数千万美元的价格,让绝大多数潜在客户望而却步。一般只能运行在军工、科研、银行等“不差钱”的大机构中,并且被干净的玻璃房子好好的保护起来。后来随着计算机技术的发展,几十万美元的小型机逐渐取代了一些大型计算机的业务,服务于一般企业之中。而随着处理器技术的发展,微型计算机的计算能力已经能堪比很多小型机,而价格却便宜的多,这让微型计算机飞入了寻常百姓家。
几年后的ANSYS才扩充了板壳、非线性、塑性、蠕变、瞬态、接触分析等功能。与当时的大多数程序一样,它只是一个批处理程序,而所谓的“写”程序,事实上是根据一定语法在一堆标准纸卡上打洞(从50年代开始出现了穿孔卡片)。而为客户计算机安装程序时,则必需抱着一大盒的纸卡一张张地塞进客户的计算机,然后为大型设备,做一些原始的计算,并租用美国钢铁公司的大型计算机。
时至今日,很多计算机软件手册上都还保有“输入卡”(Input Deck)这样的名词。此处的“卡”,是名符其实的纸卡。而一张标准规格的纸卡,通常都只代表一行字符和数字。
2.0版ANSYS已能在CDC公司配备ybernet分时网络系统的,当时世界上最强大的超级计算机CDC 6600上运行。
1957年,威廉•诺瑞斯(William Norris)创办了CDC公司。上世纪50年代末,美国原子能委员会急需一种超级计算机,要求速度比当时最好的计算机高出两个数量级(100倍),他们首选蓝色巨人IBM(国际商用机器公司)。
CDC公司准备从IBM手中接过美国原子能委员会的委托书,西蒙•克雷则担任研发小组的组长。其在家乡的密林深处建立了一个实验室。之后数年里,克雷带领他的研究小组,谢绝一切社交活动,废寝忘食地进行研发工作。为此,业界称西蒙•克雷为“密林隐士”。
对于提高计算机性能的方法,西蒙•克雷有一句名言,大概是“你想犁过一条农田,你是准备使用2头壮牛还是1024只小鸡”。显然用大量结构简单容易制造的小核心(小鸡),而不是一个发热量巨大、设计极其复杂、成品率极低的少数大核心(壮牛)更容易实现整体性能的飞跃。这也是现代计算机的处理器从单核心发展到多核心乃至众核,并从单机运行走向计算集群的原因。与此对应的,软件在编写或者代码优化时,也应该尽可能的并行化(将一个巨大的任务拆分成大量的短小指令,并分配给众多的处理器核心执行,再汇总结果)设计才能提高性能。
1963年8月,克雷复出,技惊四座的带来了一台被他亲切称作“简单的蠢东西”的CDC 6600 超级计算机。依靠开创性的乱序执行机制以及非对称共享存储结构,让性能得到了极大提升,是真正意义上的超级计算机。CDC 6600共安装了35万个晶体管(世界上第一台电子计算机ENIAC拥有45000个电子管),运算速度为1Mflops(约为现在家用台式机的一万分之一,手机CPU的千分之一)。
1965年底,在我国热核武器研发过程中,科学家们在华东计算技术研究所的一台计算速度只相当于现在普通台式机约二十万分之一的国产J501计算机上,采用蒙特•卡罗算法,经过两个星期的昼夜编程,编写的数值模拟计算程序,成功的帮助时任二机部九院理论部副主任的于敏,证明了其世界独创的“于敏构型”新原理方案,是切实可行的,极大的加速了高效率实战型**的研发进程。
当时的我国没有顶级的设备(J501的性能约为CDC 6600的二十分之一),但是智慧的头脑依然做出了震惊世界的壮举。在第一颗原**爆炸成功的2年半内,就成功的空投并成功爆炸了第一颗而且是实战型的**,创造了世界最快研发进度的神话。即使是原**,我国的第一颗也是采用钚-293材料制造的内爆式结构,从原理上也比美国第一颗用铀-235枪式结构的要先进。
当时的计算机只支持定格输入模式,用户通常离线将资料键入卡带,然后挑在使用量少,计算机费率便宜的时间(如凌晨)送进机器,第二天一早再到CDC的资料中心检查结果,看模型是不是有错误。
很多在今天习以为常的操作模式,在当时是不可想象的。当时一组程序需要程序员先将用汇编语言或者Fortran语言(早期ANSYS求解器的核心代码,就是用该语言编写的)制作成穿孔卡片,然后将卡片盒子带到输入室,交给操作员,接着喝咖啡直到输入完成。在计算机中运行结束当前的任务后,将结果用穿孔卡打印出来。
这时一个程序员可以独占一整台计算机的使用,而当时一个作业从提交到运算出结果再取回,往往需要几个小时。这个时间段内,计算机无法执行第二个任务。而假设输入程序需要一个小时的时间,在这一小时里,计算机的CPU是几乎不参与计算的,而将计算能力完全闲置。如果一个逗号的错误导致了编译失败,则浪费整台计算机半天的处理能力。显然这会极大的浪费计算机资源。
在这种独占性的顺序执行机制下,CPU的计算能力没有被随时随地的满负荷调用。类似的,我国连续获得5次世界第一性能的超级计算机天河2号,也长期面临了任务不足,使用率较低,浪费宝贵的计算能力与投资的问题。位于长沙的一台天河1号竟然有超过一整年的时间完全闲置。程序员希望更快的响应,这种需求在当时导致了分时系统(Timesharing)的出现。
在分时系统中,每个用户都有一个联机终端。假设有10个用户登录使用计算机,有8个人在思考、讨论或者喝咖啡,则系统把CPU的计算能力让给其他2个正在输入的任务,并轮流执行。
1972年,设计了划时代的CDC 6600超级计算机的西蒙•克雷离开了CDC公司,创立了克雷研究公司(Cray Research),专门制造最强大的超级计算机。
1975年,采用向量指令、向量存储器、流水线运行、64位中央处理器的向量超级计算机计算机克雷1号(Cray-1)完成,于1976年2月运行在了洛斯阿拉莫斯实验室(上文提到的研究过核动力火箭与原**的机构)。其运算速度达到每秒1亿次32位浮点运算,比IBM采用标量指令的最强电脑IBM/370还快几十倍。其共计制造了4台。
上个世纪70年代,在一个半球上给定间距为430公里流体网格,并给定一定的时间增量,模拟其24小时过程天气预报的计算任务,在克雷-1号计算机上需要100分钟的时间。同样的计算量,在现在的家用电脑上可以在1分钟内完成。更强大的计算机也使得某些应用可以进行的更加细致。如现在的天气预报已采用10公里级别间距的网格,而不是当时粗糙的430公里,这就大大提高了预报精度。
科学家在进行天气预报计算中,通过一个细节发现并创立了一个全新的数学学科——混沌数学。
2014年的时候,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的Cray® XC30™超级计算机,是美国国家气象局全球预报系统(GFS)更新前,运行计算机能力的约10倍。在模式分辨率方面,欧洲模式水平16千米和垂直137层,也全面优于美国模式的27千米和64层。GFS更新后,分辨率提高到13千米,但垂直依然维持64层。
2015年ANSYS与国家超级计算应用中心(NCSA)和国家能源研究科学计算中心(NERSC)合作实现了并打破了世界纪录。实现了在Cray® XC30™超级计算机(其在2014年世界超级计算机TOP10中排名第十位,采用了Intel Xeon E5-2660 v2 CPU,每颗处理器10核心和NVIDIA Tesla K40 GPU加速卡)上调用12.9万个核的并行计算,模拟了燃气轮机的燃烧室。该模拟的计算效率高达90%。这意味着相对单核心计算机,其可以将计算加速129000×90%=116000倍。此举验证了CFD代码通过改进升级,可以实现更多核的并行计算,并保持列与HPC的同步发展。
十年前,最复杂的模拟一般使用最多512个核。2014年,Fluent已经扩展到可以并行使用3.6万个核(并行效率超过80%)。这次突破更是代表了几乎4倍的速度提升,并且还意味着可以进行范围更大、更加真实的问题和产品模拟。下图是在Cray® XC30™超级计算机进行模拟的燃烧室。
图-6 用12.9万个核心模拟的燃烧过程
1979年左右,ANSYS 3.0版开始可以在DEC公司发明的复杂指令集计算(CISC)体系结构的,于1977年发布的VAX 11-780小型机上运行。其运行速度与CDC 6600超级计算机相同。VAX的超级小型机在上世纪80年代初曾风靡一时。
此时ANSYS已经由定格输入模式演化到指令模式(类似于今天的APDL),并可以在Tektronix 4010及4014单色向量绘图屏幕上显示图型。稍为复杂一点的模型,通常要花20至30分钟来显示隐线图型。而节点和单元都必需一笔一笔的建立,却完全没有办法导入外部几何模型。用户需要大量使用NGEN, EGEN, RPnnn等指令来创立模型。
在2015年底发布的ANSYS 17.0版经典平台(MAPDL)下,依然支持这种一笔一笔的直接创建有限元模型的操作方式。当时并已有简单的几何前处理器PREP/7。其在2015年发布的最新17.0版的经典平台下,其依然大行其道。经典版平台落后世界几十年的前后处理能力,也是ANSYS毅然决然打破瓶瓶罐罐开创全新的Workbench平台的重要原因。因为技术在发展,不改变就意味着死亡。宝刀不老的MSC,也刚刚推出了其新一代仿真平台。
许多资深的ANSYS用户表示,同时期里VAX 11-780上的ANSYS 4.0版已经相当成熟。批处理模式和GUI模式已经衔接的相当平顺,档案管理也很容易。有限元模型的建立不再仅仅是逐笔键入的模式,后处理能力也大大地改进。大型的瞬态分析分析当夜就可以完成,后处理及绘图隔天早上就可以拿到报表。
EMAG(电磁)模块则在4.1版开始向用户推出。
据说John Swanson博士当时购买了一台Radio Shack TRS-80个人计算机,本来预计要在这台机器上发展一套ANSYS程序,不过后来发现该计算机上没有浮点运算器(有限元计算是大规模的方程组求解,其必然经历大量的带小数点的浮点运算)而把机器退回。他当时觉得有限元法似乎应该要有小数点运算才好,现在回想起来似乎当初的想法还不算愚蠢。
1975年MITS(微型仪器与自动测量系统公司)公司组装并出售世界上第一台个人计算机(PC),并借一位12岁小女孩的建议,取名为Altair(牛郎星),定价397美元。其采用了一颗Intel公司当时售价75美元一颗的8位微处理器8080。此时的PC跟ANSYS还扯不上什么关系。
应用程序都是在CPU内特定指令集体系的基础上编写的。软件公司(如ANSYS)根据CPU的指令集所能执行的指令以及根据该指令体系编写的操作系统提供的平台和硬件驱动程序与软件接口而且包括软件开发测试环境等编写,借助编译器翻译指令来运行软件。
我国的龙芯、各种手机CPU、XBOX游戏机里面的Cell、IBM生产的,世界上最强大的CPU Poewr系列都是精简指令集体系;而Intel和AMD生产的基本都是基于X86的复杂指令集体系。基于不同CPU指令集体系编写的软件,不能直接互相兼容。这也是龙芯如此失败的重要原因。
而Java语言则通过虚拟机技术,可对指令边解释边运行,可以运行在任何CPU上,但是运行效率低的恐怖。这也是摩托罗拉将手机的操作系统寄希望到Java后,其手机业务死的很惨的重要原因。也是为什么在CPU浮点计算能力类似的情况下,基于Java的安卓手机速度明显比苹果慢很多的原因。
当时的PC只是一堆电线,电路版和一个外壳,连屏幕和键盘都没有。更糟的是,买的人必需自行组装,而且大半的时候根本没办法用。当时所谓的PC输入方式是一堆开关,用二进制方式一组一组调整开关输入。刚开使时跟本没有人知道这个机器能干什么用。
此时Microsoft(微软公司)已经开始为Altair撰写BASIC程序语言。据许多资深的PC迷表示,当初Altair最大的用途,就是让人学习如何组装和使用它。个人计算机的出现,让计算机从此走下神秘而高远的神坛,逐渐开始进入大众的视野。
1980年,Microsoft和IBM签下合约,由Microsoft提供IBM将上市PC中的操作系统PC-DOS。不过,这个操作系统并不是由Microsoft(简称MS)自己开发的。它是由比尔•盖茨提前向Tim Paterson以7.5万美元(有的资料称5万美元)的代价买下的。其微软修改版称为MS-DOS,而该系统的原名是 QDOS - the Quick and Dirty Operation System。
1981年,IBM 公司没有采用常规的,交给其世界顶级的研发中心——华生实验室的方法,而是用一个十几人的独立研发小组,规定一年的期限研发IBM自己的PC。IBM原来的想法是希望能尽快推出产品,使其能赶上当时已蓬勃发展的个人计算机(PC)市场。为了加快研发进程,这台计算机用现成的技术开发而成,而不是以前IBM所有计算机那样,由IBM自己开发全部软硬件环境的方式,并且采用开放式架构,即谁都可以为其编写软件,结果此举彻底引爆了一个产业。
当时的基本输入输出系统(BIOS)为IBM的专有技术。在PC上IBM公开了除BIOS外的全部技术资料,这一开放措施极大的促进了微型计算机产业的发展。
第一批IBM-PC的计算性能只有现在个人电脑的十几万分之一,但是在当时,其处理文字和编程已经足够。上市当年就卖出去了10万台,一下子就占领了3/4的PC市场。
在利润的驱使下,随后Compaq(即康柏公司,后被惠普公司并购)计算机公司以逆向工程的方式快速的仿造出BIOS,并于1985年推出了完全与IBM-PC兼容的机器,自此点燃了对IBM-PC仿制的市场竞赛。很快,各种公司制造的兼容机又占领了PC市场的3/4。急剧膨胀的市场,直接改变电算的意义和历史。当时一个月之间PC降价可达30%。也就是因为这样的PC市场膨胀,造就了今天的Microsoft。
现在的软件以及硬件防破译能力,已经可以抵抗几乎任何非正常手段(合法手段是像ANSYS公司那样采取技术合作,甚至斥巨资收购该公司等)。这使得暴力破解一个软件内部核心代码或者硬件(如CPU内核芯片)再反推出其设计图并进行仿制的行为,难上青天。
逆向如此之难,以至于国内科学家开创性的想到购买西方成品DSP(数字信号处理器)芯片,使用极其简陋的工具——砂纸,打磨掉其表面标识再印刷上“汉芯”字样,这样一颗具备世界先进水平的国产DSP芯片就诞生了。
笔者第一次接触PC是在小学时代的计算机课上,当时286的价格近2万人民币,超过很多人一年的工资。
由于接触计算机较早,在高中时代曾独自倒卖二手电脑散件,主要是CPU和内存条,而小赚一笔的同时,逐渐养成了收藏古董CPU的爱好。现在笔者手中存有约90颗不同年代不同公司的各种古董CPU和少量的Voodoo显卡。
1984年时候,ANSYS 4.0版也开始支持Intel于1982年发布的80286处理器的PC。ANSYS使用GUI模式,可以在屏幕上绘出简单的节点和单元。不过这时候还没有Motif规格的图型界面。ANSYS在PC上的第一版,其前后处理及求解都是在不同的程序上执行。
1985年的4.2版ANSYS引进了优化设计功能。此版也打破了以往宏命令只能不超过400个字符的限制。之后在14.5版ANSYS的经典平台下,删除了优化设计功能,而将其完全转移到了Workbench平台内。
FLOTRAN程序于1986年左右创立(与笔者同龄)。刚开始,其只是一个维吉尼亚大学的女研究生Rita J. Schnipke的项目。其在研究生毕业后,创立了Compuflo公司。
1989年SASI公司采用与Compuflo合作的方式。1992年SASI公司收购了Compuflo公司。
Schnipke女士后来又自己在维吉尼亚成立了一家公司,名为Blue Ridge Numerics,专门撰写以有限元方法为基础的CFD程序,名为CFDesign。类似的还有由Solid Works软件创始团队后来编写的SpaceClaim,在2009年左右也是与ANSYS保持着合作关系,而在2014年被ANSYS收购(这是一个将合作伙伴变成自己媳妇的故事)。
提一句题外话,ANSYS与Abaqus公司、LS-DYNA公司、MDB公司等,至今一直是合作关系。
1993年ANSYS推出了5.0版。ANSYS 5.0版和FLOTRAN 2.1A版的合并版当初被宣称为“无接缝的界面整合”。随后的1994年,在5.1版中FLOTRAN则已经完全整合成ANSYS的一部分,并且已经有Motif格式的图型界面。一直到6.0版都维持了类似的界面。
当时很多大型程序都基于工作站的Unix/Linux系统开发并运行,用户大多采用命令行的形式执行程序,而不是GUI。这也是为什么经典版ANSYS存在APDL的原因。时至今日,很多超级计算机上(如连获5次世界最强计算机称号的天河2号。而北京市超算中心,则更现代化的采用了图形操作界面的云计算技术,极大的降低了用户的使用难度)为了节约性能,依然摒弃图形化界面,用户仍需采取命令行的方式登录并使用。
1993年ANSYS公司开拓中国市场,成立了ANSYS中国公司。1996年相对独立的安世亚太公司成立。
创办初期,ANSYS给出的工资并不高,但初创团队的三位本土高管却几乎没有一天在晚上9点钟之前离开公司。竞争对手曾来挖ANSYS中国的高层,并允诺说会把其一家人全都领到国外去,另外还会给其升“官”,再给她的工资涨一倍等等。虽然对手一再用高官厚禄来挖他们的员工,但三年来只有一位员工跳了过去。
至于为什么不跳槽,一位ANSYS中国的高管回答说“ANSYS是一家很尊重人的公司,我们虽然在外国公司工作,但不想有种打工的感觉,希望自己能得到发挥,让自己有一种做事业的感觉,并得到尊重,我们如果跳槽到竞争对手处,虽然工资可以提高,但我们却没有做事业的感觉,而是一种纯粹的打工感。”
ANSYS高层管理者有一个理念,你如果想挖掘员工的潜力,最好让员工快乐些,“让不同的人在一起发挥团队作用,不同的人有不同的特色、不同的想法、不同的优点,要利用他们的长处,来实现一个共同目标。另外在实现这个目标的过程中,能勇于克服一些障碍,同时通过引入一些新技术,来解决一些新问题,让大家在解决问题的过程中有一种乐趣,让员工不是痛苦地来实现公司的目标。”(ANSYS总裁詹姆斯•开什曼语)。
在ANSYS中国公司清一色的都是中国人,ANSYS非常信任中国人。ANSYS中国公司雇用会计所来管账。据说,三年来,ANSYS总部没有来查过一次账。这样的信任、这样的文化,让ANSYS中国市场部经理深有感触。
在ANSYS进入中国市场的三年后,已经有500多家用户。在中国48所学校中,已培养了2000名掌握ANSYS分析软件的学生。
1994年,SASI公司被私募投资公司TA Assocites并购。重组后,在当年底特律AUTOFACT 94展会上,宣布了新的公司名称ANSYS。
被私募公司并购,可能是暗示ANSYS公司早期发展也许并不澎湃,否则应该是被投资银行看中,斌并带其上市交易。
John Swanson博士对企业的扩展似乎并没有太多热情,他说:“刚出来创业时,我对ANSYS未来的构想是发展到5个人(到2015年是近3000人),开发高品质的软件。相对于这一概念的成功,我并不感觉任何压力,反而感到如何满足客户需求的压力更大。我们共同努力工作、采用新技术。如果说我花了25年的时间(大概是ANSYS进入中国市场的时间)将公司发展到150人、3000多万美元,许多人会认为这不是成功。我们从未有过不赚钱的年度,我们每年增长20%至30%,得到大笔奖金员工很高兴,非常愉快。客户得到有价值的软件和良好的服务,技术大幅度提高,我认为这是主要的成功。”
到了1994年,ANSYS的成长也开始缓慢下来,John Swanson博士意识到虽然他能对ANSYS在构想、程序设计、客户定位、服务方向等几个方面做出重大贡献,“但随着业务的不断扩大,我发现市场和销售在业务中愈来愈重要,这个领域我未被培训过,我对其也没多大兴趣。我宁愿专注于我的真爱——仿真技术。当我卖掉了大部分股份后(我不再犹豫自己的决定),我减轻了对自己的压力,可以更好地做自己喜欢的事了。许多年前我认识到,如果早晨我不盼望去工作时,就是该改变自己的时候了,所以我进行了改变。”因此,John Swanson博士主动提出让出首席执行官的位置、卖掉绝大部分个人股票、只保留了19.9%,“进行重要的慈善捐款后,我现在仍然保留10%。”
John Swanson博士专门从Digital公司请来其副总裁皮特•史密斯(Peter Smith)来坐ANSYS首席执行官(CEO)的交椅,而John Swanson博士自己则主要负责研发工作,成为ANSYS最高的技术总监。从此,ANSYS顺利地由一家私人公司变成一家上市的股份制公司。
创始人的退出,对ANSYS公司的经营、策略产生了很大的影响。而皮特确实是一位运作高手,在他接受ANSYS CEO这个位置后,为ANSYS在经营上带来了一次非常大的飞跃,过去5年,ANSYS每年都以20%的速度增长。
皮特在运作几年ANSYS后的1997年,又从外面请来了另一位企业的运作高手詹姆斯•开什曼(James E.Cashman)。1999年,詹姆斯提升为总裁,全权负责ANSYS的经营与企业管理和运作,而皮特先生则一心负责ANSYS的投资和并购工作。
1984,PC史上最具革命性的机种,苹果公司的麦金托什(Macintonsh)计算机诞生。比尔盖茨之前在乔布斯的邀请下,参观了正处研发阶段的麦金托什新奇的图形化界面后(之前的计算机还都是DOS那种枯燥的命令行操作模式),认为图形化(GUI)操作才是未来。于是开始秘密的研发自己的图形化界面操作系统Windows。而麦金托什绚丽的图形界面也不完全是苹果的原创。乔布斯之前参观了施乐公司(Xerox)位于斯坦福大学的帕洛阿尔托(Palo Alto)研发中心,发现了其正在开发的图形化操作界面后,才开始研发自己的麦金托什。
麦金托什其比当时的IBM兼容PC家族的DOS系统(微软提供的)要先进许多。麦金托什上完全整合的图型界面,以及“显示打印效果一致(What You See Is What You Get)”的观念,要到将近十年后,才开始在IBM-PC上普及。麦金托什图像加鼠标的操作方式,大大降低了用户使用计算机的准入门槛,其引领了一个时代的浪潮。
1995年冬天,经过近十年的卧薪尝胆和暗渡陈仓,Microsoft推出众人期盼已久的Windows 95。这是微软第一个真正意义上的图形化操作系统,是微软的重要里程碑。
Windows 95的诞生,使得越来越多的工程师和科学家们认真地看待个人计算机,并且像使用DEC公司或者SUN公司生产的工作站(一般使用Unix或者Linux操作系统)那样地,开始将许多高负荷的计算程序(如有限元程序)移到个人计算机上。
Windows 95如此的成功,以至于简便的操作与开放式的发展模式,帮助微软的操作系统真正的走入了千家万户。而苹果则坚持封闭路线(不允许其他公司制造与其兼容的硬件和软件),至今也只能固守少数高端领域。
由于对分析软件的杰出贡献,John Swanson博士于1995年获得美国“研究开发(R&D)明星奖”。该奖项是美国对研发人员的最高奖。当时获得该奖的仅有50人,John Swanson博士在其当中被排在了第8位。而大名鼎鼎的比尔•盖茨却未列其中,而只是以微软公司集体名义才进入到这个光荣榜中。
1996年6月20日ANSYS公司在美国纳斯达克(NASDAQ)上市(纳斯达克股票代号:ANSS),成为公开控股公司,结束了26年私人控股的历史。上市首日的发行股票为ANSYS集资超过4100万美金。从ANSYS成为公开控股公司以来,对于顾客的要求和响应相对地变得比以前积极。
ANSYS公司上市后的几年间,其股价一直在2-4美元徘徊,直逼发行价。2002年发布AWE以及2003年收购CFX后,股价才稳步上升。2006年并购Fluent,股价又大幅度上升。2008年全球金融危机,股价惨遭腰斩,但很快就恢复了高速增长,之后股价一直保持了稳步上升,为投资人带来了无尽的财富。
不过,ANSYS有时也会陷入几乎所有美国公开控股公司相同的窘境。被投资银行和投资人预期收益期许绑架了的上市公司,往往会过分在意在短期内(3年左右)的市场表现和销售数字,却忽略了基本技术能力的深刻沉淀。
而华为这种巨大且赚钱的非上市公司,则可以集中资源在某个技术中,用5年甚至10年狂砸研发。前期阶段肯定是一直亏损下去,而后才会逐渐显现出当初研发投入的效果,并带来无尽的利润。这种长线投资的做法如果发生在上市公司,亏损的第三年,该研发项目也许就会被股东勒令终止了。
现在的ANSYS在已经是世界CAE行业的执牛耳者。早在2006年,由国家经济信息化中心及《CAD/CAM与制造业信息化》杂志企业信息数据库抽样调查结果显示:在全国年产值200万以上的企业中,作为提供CAE产品线最为丰富的安世亚太公司旗下产品ANSYS囊括了近五成的市场占有率,遥遥领先于排名其次的竞争产品半数之多,稳居CAE行业之首。
Google研究院主任,美国计算机协会的资深会士、人工智能专家彼得•诺威格博士认为:“当一个公司的市场占有率超过50%后,就无法再使市场占有率翻倍了。”即诺威格定律。
该定律的语言虽然平实,但是揭示了垄断公司后期发展的一个必然规律,即当身处浪潮之巅,想要继续创造更多的利润,让公司的增长速度超过该行业发展的平均值,一般只有2个出路,如果公司身处的行业处于红海,为廉颇已老否能善饭状,就要考虑转型了,走向其他蓝海市场;而像是CAE这种还有无限发展空间的朝阳产业,就需要横向扩展。显然ANSYS选择了后者。其几乎以每年收购一个特定领域巨人CAE软件公司的方式(快速又合法的获得其核心技术),不断的扩充功能,并努力在统一协调的新一代协同仿真平台Workbench下共享这些功能。
业务的扩展,利润的增加不仅是ANSYS公司希望的,作为上市公司,更是投资人和华尔街所期许的。为了快速盈利,嗜血的华尔街可以动用任何或怀柔或卑鄙的手段,携利润以令ANSYS。而为了满足华尔街对业绩增长的不断需求,ANSYS公司也不得不通过不断收购的方式,把摊子越铺越大。如果哪一天在财务报表中,尤其是利润增长没有满足华尔街的欲望,上市公司会被其痛打落水狗,最终死的很惨。
1996年,ANSYS推出5.3版。此版是ANSYS第一次支持LS-DYNA。此时ANSYS/LS-DYNA仍是起步阶段。
1997至1998年间,ANSYS开始向美国许多著名教授和大学实验室发送教育版,期望能从学生及学校扎根推广ANSYS。其中一份送到了亚历桑那州立大学的土木系结构力学小组。
1998年年底,享誉世界的分析仿真软件专家John Swanson博士,由于**病再度发作,而不得不办理了退休手续,告别了他一手创建、并为之奋斗了30年的ANSYS公司。令他欣慰的是,在他退休5个月后,1999年5月31日,美国《商业周刊》对1万个上市公司连续三年的财政增长、经营情况分析后,评选出100家高增长公司,ANSYS也被列入其中,这是分析设计软件领域里唯一上榜的公司。
退休后的John Swanson博士:“每天随着太阳升起而起床,上午工作,下午享受位于弗吉尼亚州湖边家园的乐趣。春天来临时,我会乘船在水中度过更多的时光。”
“几年前我做了血管成形术,两年前**病再次发作,从此以后我开始接受饮食及锻炼医疗监护,并减轻自身的压力。”
已退休了的John Swanson博士大约每月到ANSYS公司去一次,“每次3至4天,我保留了董事的职位,我还与ANSYS签有咨询的合同,我有一个很小的公司(只有我一人),其章程是为ANSYS公司、ANSYS销售商、ANSYS用户们提供服务。因为我在ANSYS工作了30年,我认为这是最好的事情。公司的名字叫‘Swanson分析服务有限公司’,这个名字似乎像ANSYS公司原来的名字“Swanson分析系统有限公司”,这一新名字突出了提供服务的角色,而不是系统开发(事实上我们已经开发出了一个,叫ANSYS)。”
非常平易近人的John Swanson博士在ANSYS可谓德高望重,颇受员工的敬重。ANSYS的员工每天总是自觉情愿地把最好的停车位留给他,即使他不在CEO之位,即使他现在已经退休,均是如此。
ANSYS不仅在股票市值上在同行业中当属最高,在《幸福》杂志评出的世界百强的前10位,也全部是ANSYS的客户;百强中有73家也全是ANSYS用户,如英特尔、微软、可口可乐、奔驰等公司。ANSYS在全球有5900个商业客户,3万多用户装机量,学校用户有10万个。
2001年是ANSYS非常忙碌且澎勃发展的一年。
首先和InternationalTechneGroup Incorporated合作推出了CADfix for ANSYS 5.6.2/5.7,以解决由外部导入不同几何模型文件的问题。接着先后并购了CADOE S.A 及ICEM CFD Engineering。
同年12月,6.0版开始发售。此版的稀疏矩阵直接求解模器(Sparse),有了显著的改进。不但速度增快,而且内存空间需求大为减小。在此版之前,ANSYS多半建议用户使用PCG(预处理共轭梯度迭代求解器)求解器解决大型的模型(比稀疏矩阵求解器更节省内存)。令人欣慰的是,目前稀疏矩阵求解模器,现已成为ANSYS的重要发展项目之一。
同样在6.0版,ANSYS将图型显示窗的预设背景颜色设为蓝色(或者说青色),这引起许多用户的抱怨和反感。
2002年4月,ANSYS推出6.1版。为大家所熟悉的Motif格式图型界面被新的版面取代(用户仍可使用旧界面)。此新的界面是由Tcl/tk所发展出来的。此版也支持Intel 安腾(Itanium) 64位处理器(笔者也收藏了2颗版本的该处理器。其中一颗还是个“ES”,即工程测试版)及Windows XP的组合。
2002年10月,ANSYS推出7.0版。此版的稀疏矩阵直接求解模器,有了更进一步的改进。一般而言,计算效率比6.0版提高了20%至30%。在接触分析方面也有一些重大的改进和加强。
ANSYS公司从1997年起,经过5年的潜心开发,在2002年发布ANSYS 7.0时,同时推出了新一代产品研发集成平台ANSYS Workbench Environment(AWE)的试用版。
Workbench平台的推出是ANSYS公司合并ICEM CFD后,采用其技术来改进ANSYS软件的一个重要里程碑。Workbench平台,是用ANSYS求解实际问题的全新仿真平台。它给ANSYS的求解,提供了强大的功能和更好的用户界面。
通过一连串的并购,ANSYS Workbench平台整合了,世界几乎所有主流研发技术及数据。在保持多学科核心技术多样化的同时,建立了世界级的统一的研发环境。逐步完善Workbench平台,也是ANSYS公司今后的重点发展方向。预计今后的Workbench平台会持续发展,直到能完全涵盖及取代传统前后处理及接口(如经典版ANSYS)为止。
2003年,CFX被ANSYS以2000万美金的收购价,加入了ANSYS大家庭中,并正式更名为ANSYS CFX。CFX公司被收购前,已经是第三年的亏损,在2002年CFX亏了近500万美元。CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发,CFX已经遍及各种领域,为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
2004年,ANSYS美国总部曾在基于Intel 安腾(Itanium)芯片的服务器上,在CFX软件上成功求解过1亿自由度的问题,表征了仿真的求解规模跨越了一大步。
Intel 安腾(Itanium)64位CPU的市场定位是高端工作站及服务器领域,其性能傲视群雄。因采用了全新的指令集体系,所有基于此CPU开发的操作系统以及软件必须重新编写,代价浩大进而无人支持,其实际销量大大低于Intel最惨淡的预期,这也使得该芯片成为Intel史上最失败的产品之一。
另外还有一个是运行频率为60Mhz的奔腾(Pentium)早期型号CPU在上市后,被用户发现其存在浮点运算错误的Bug。调查后发现是因CPU内部函数表中的几个参数编制错误,导致据此计算出的参数出错。Intel不得不大批量召回有缺陷产品并赔偿用户,让该公司在几个月内就损失了超过4亿美元。
类似的,国产的龙芯CPU推广起来举步维艰,必须依靠国家命令。也是因为其采用的指令集体系与常用的X86非常不同所致。
2007年8月15日安世亚太与ANSYS公司正式签订协议,在国内销售FLUENT系列产品。
2007年9月25日安世亚太成功求解1.24亿自由度模型,成为国内首个能求解超过1亿自由度结构分析模型的工程仿真公司。
安世亚太求解的1.24亿自由度的ANSYS结构分析问题,包含75个零件、108个接触对,在一台8路双核(共16核)AMD Opteron处理器、64GB内存的SUNFIRE X4600服务器上,共用了11个小时完成求解。
自由度是一个表征分析模型计算规模大小的指标,也就是在计算过程中需要求解的方程数量。这么大规模的计算,在成本低廉的基于X86架构的单台服务器上完成,在中国CAE行业尚属首次。
下面3个图就是那个1.24亿自由度的结构分析问题。
图-7 几何模型 图-8 细部网格
图-9 变形结果
2006年2月16日,ANSYS公司宣布收购Fluent。Fluent公司是全球著名的CAE仿真软件供应商和技术服务商。Fluent软件应用先进的CFD(计算流体动力学)技术帮助工程师和设计师仿真流体、热、传导,以及湍流,化学反应和多相流中的各种现象。
ANSYS将为此收购支付约三亿美金的现金和600万普通股。按2月15日ANSYS普通股的收盘价每股$44.11计算,此交易价值约为5.65亿美金,ANSYS将运用现金和约2亿的银行融资共同完成此次收购活动。
ANSYS公司本次收购FLUENT和早些年收购ICEM CFD和CFX出于不同战略。收购ICEM CFD和CFX主要是看中其技术的先进性,而收购FLUENT主要是看中其互补的市场。ANSYS计划把FLUENT中有优势的特点,逐步加入到技术体系更为先进的CFX中。而CFX也将迈进FLUENT已有的市场,保证更广阔的市场使用CFX的先进技术。
Fluent公司总部设在美国东部的新罕布什尔州(New Hampshire),下属机构遍及全球。此次收购使得ANSYS和Fluent两家的技术和服务的联手。2005年Fluent公司的年增长率约为16%,是一家财务状况非常健康的公司。收购完成后,ANSYS将在全球拥有40个办事处,17个研发中心,1350多名员工。
从人数上也可以看出ANSYS膨胀的速度。1970年时是不到5人、1995年150人、2006年1350人、2013年2600人、2015年近3000人。而股价则从1996年上市时的2美元多,上涨到今天的近100美元。
Fluent品牌2005年的收入是1.219亿美元,而当时ANSYS所有的产品(包含流体软件、结构软件及其它软件)也不过是1.5亿美元。其中CFX等流体软件的总收入在3000万美元左右,Fluent品牌每年收益的价值是CFX与ICEM CFD等的4倍。据著名的市场调研Daratech公司调查,直到2009年,CFD应用的年增长率高达18%。
Fluent同ANSYS的并购,将对CFD技术的发展产生巨大的影响。ANSYS公司过去一直宣扬多物理场模拟与整合的概念,而过去流体相关的技术一直是ANSYS公司的弱项,此次两强的合并,将极大促进多物理场模拟技术的发展。一个非常典型的应用将实现:结构-流体-电磁-其它关联场的耦合,大家过去关心的FSI(流体结构的瞬态耦合)问题,在不远的将来会更加方便的实现。在2014年ANSYS公司推出全新的AIM模块后,多物理场的耦合将变得更加容易。
2006年8月31日,ANSYS公司宣布ANSYS(R)被正式纳入中国机械设计工程师资格认证体系。该认证由中国机械工程学会和教育部考试中心发起,并由中国机械工程学会机械设计分会负责在全国范围内开展,第一次认证考试已于今年4月举行。机械设计师认证旨在提高中国机械行业的整体专业水平,而ANSYS作为权威的CAE软件在机械行业广为应用。
2006年ANSYS收购为线性、非线性、显式、以及多物质流体动力学问题提供成熟易用仿真软件的Century Dynamics公司。
Century Dynamics产品在结构和流体动力学领域具有强大的功能,同时,也是流固耦合技术的领导革新者。其旗舰产品AUTODYN用于模拟流体、气体及固体在高速冲击或极限载荷条件下的响应及耦合分析的专用软件,广泛应用于冲击、穿甲、爆轰等问题的分析研究。占据与之功能对应行业80%市场的AUTODYN软件被大量应用于工程实践中,如装甲与反装甲优化设计、航天飞机、火箭点火发射,水下爆炸对舰船损伤评估等。北京理工大学(军工院校)作为该产品在国内的典型用户,在各种型号产品的研制中广泛使用,应用效果得到行内充分认可。
在最新的ANSYS中,AUTODYN的求解器已经并入Workbench平台,成为其结构分析模块中显式动力学分析模块的求解器,并可以通过Workbench平台,方便而与其他求解器进行操作一致统一的前后处理。
2008年5月28日,安世亚太精益研发技术论坛暨哈尔滨分公司成立典礼在哈尔滨举办。来自航空、航天、汽车、船舶、电子、机车、通用机械等行业的200多位专业人士参加了此次论坛,并围绕“精益研发”进行了深入的交流。
随后,杨廷双副厅长与安世亚太北部大区总经理邵万鹏、哈尔滨空调股份有限公司(笔者现就职的公司)总经理助理李会利携手在中国地图上点亮了安世亚太第十盏明灯-哈尔滨分公司。
2008年6 月ANSYS公司宣布将在2008年的第三季度收购Ansoft公司。ANSYS将以8.32亿美元的买入价完成Ansoft的收购,其中包括现金和大约1220万的普通股股票和190万股假定股票期权。ANSYS将发行1110万股普通股,再支付4.16亿美元现金。ANSYS表示,此项交易完成后第一年将使其调整后盈利适度增长。
2008年3月31日,ANSYS宣布将以8.32亿美元现金加股票的价格,收购电子设计自动化软件生产商AnsoftCorp.(ANST)。合并后的公司年度收入将达4.85亿美元。
2009年6月,发布ANSYS 12.0版。在继承第一代Workbnch(Workbench 1.0)的各种优势的基础上,发生了革命性的变化,可视为第二代Workbench(Workbench 2.0)。在该平台中,各组件通过Jscript、VBscript和HTML脚本语言组织,并编制适合自己的使用界面(GUI)。
Workbench 2.0最大的变化是,提供了全新的项目视图(Project Schematic View)功能。12.0版支持64位系统,而ANSYS最后一个支持32位系统的版本是15.0。Workbench 2.0将整个仿真流程,更加紧密地结合在一起,通过简单的拖拽操作,即可完成复杂的多物理场分析功能。使得ANSYS在“仿真驱动设计(Simulation Drive Product Development SDPD)”方面,达到了前所未有的高度。
ANSYS Fluent 13.0 和ANSYS CFX 13.0于2010年底发布。新版本不仅在核心物理模型上有进一步的提升,在网格处理技术、几何建模技术、集成优化技术等方面都有多个新模块和功能的引入。
2011年6月ANSYS公司宣布将以3.1亿美元现金收购模拟软件提供商Apache Design Solutions。
Apache Design Solutions公司成立于2001年,其总部位于美国加州圣何塞,在全球多个地区设有办事处。其设计的软件可以使得开发工程师设计和模拟高性能电子产品中的低能耗集成电路系统(多出现于平板电脑、智能手机、LCD电视、笔记本电脑及服务器设备中),而此次收购该公司将有助于填补ANSYS在集成电路解决方案领域的空白。该收购价格包含了该公司的2900万美元现金,ANSYS计划利用手中现金资助这笔交易。此外,该并购协议还包括对部分高层和员工进行奖赏的计划。
2011 年 12 月 8 日,ANSYS公司在美国发布其工程仿真技术套件的最新版本:ANSYS 14.0。此套件可以优化产品开发过程,降低开发周期和成本,促进产品创新。
2012年5月29日,ANSYS宣布收购Esterel Technologies。
Esterel的SCADE解决方案有助于软件和系统工程人员设计、仿真和生产嵌入式软件,即飞机、铁路运输、机动车、能源系统、医疗设备和其他使用中央处理单元的工业产品中的控制代码。
总部设在法国艾蓝古的Esterel拥有大约80名员工,2011财年财报收入为1,500万欧元。本次由ANSYS出资4,200万欧元现金收购,并在收购结束时进行一定的流动资金调整。收购Esterel能够对ANSYS仿真驱动产品开发理念进行扩展,使其同时覆盖硬件和软件系统,对ANSYS软件解决方案实现有效补充。
2013年4月3日, ANSYS收购EVEN,后者成为ANSYS在瑞士的全资子公司。总部位于苏黎世的EVEN公司拥有12名雇员,是 ANSYS的合作伙伴(又一个将合作伙伴变成自己媳妇的故事),该公司将复合材料结构分析技术应用于ANSYS® Composite PrepPost™产品中。该产品与ANSYS Workbench™中的ANSYS Mechanical™ 以及ANSYS Mechanical APDL紧密结合。
复合材料包含两种或两种以上属性迥异的材料。由于它具备重量轻、强度高和弹性出色等优点,复合材料已成为汽车、航空航天、能源、船舶、赛车和休闲用品等多种制造领域的标准材料。因此,在过去的十年中,复合材料的使用量快速增长。复合材料的大量应用也推动了对于新的设计、分析和优化技术的需求。EVEN是复合材料仿真领域的领先者,本次收购凸显了ANSYS对于这种新兴技术的高度重视。
2013年ANSYS全球2600名员工中,亚太区的员工数超过700名(其中安世亚太公司占其中的约600人),除印度(ANSYS软件主要的研发地之一)市场之外,中国市场成为其全球增速最快的市场之一。
2013年12月ANSYS宣布推出ANSYS®15.0。其独特的新功能,为指导和优化产品设计带来了最优的方法。
2014年5月1日,工程仿真软件的全球领导者ANSYS宣布以8500万美元现金收购3D建模软件的厂商SpaceClaim公司。
总部位于马萨诸塞州的SpaceClaim公司开发出全球首个强大、易用的3D建模工具,这种技术被称为“直接建模”。不同于传统的CAD软件,SpaceClaim通常用于研发阶段的后期记录详细的设计参数。SpaceClaim和ANSYS在过去曾经合作为客户(又一个将合作伙伴变成自己媳妇的故事)提供ANSYS ® SpaceClaim的直接建模模块(简称SCDM)。
本次收购也使得ANSYS的前处理能力得到了跨越式的提升,并直逼主流CAD软件,如Solid Works、NX等。因为SpaceClaim一直就是个功能强大的CAD软件。
如果说上个世纪80年代ANSYS 4.0中PREP/7的前处理能力尚且先进,到2015年经典版17.0时其PREP/7的前处理能力,几乎一直在原地踏步停滞不前,已经距离世界同行水平越来越远的话,以及2002年推出Workbench平台的同时,搭配的Design Modeler(简称DM)前处理软件,让ANSYS透过Workbench平台的DM模块,达到了新世纪初期的世界主流水平,成功实现了弯道超车,那么本次收购SpaceClaim后,使ANSYS在Workbench平台下的前处理能力,一跃站在了世界CAE软件的浪潮之巅。
2015年2月4日ANSYS宣布已经收购了开发飞行结冰仿真软件以及提供相关设计、测试和认证服务的Newmerical Technologies International(NTI)的资产。
2015年7月9日ANSYS发布了ANSYS Student版本,向全球学生免费提供。
ANSYS功能强大,操作简单方便,现在已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的FEA评比中都名列第一。目前,中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
2015年9月2日,ANSYS宣布收购了Delcross公司(Delcross Technologies),这是对ANSYS电子产品线非常激动人心的扩充。物联网(IoT)、航空和国防电子、无人机(UAV)、汽车雷达以及自动驾驶车辆等行业,对多天线和无线服务的使用量正在急速增长。
2014年底发布了ANSYS 16.0,该版本除了在各个模块都有令人激动的改进外,如时尚的云计算功能(16.2中)等,还创新性的推出了全新的多物理场耦合模块AIM。
2015年底发布了ANSYS 17.0,其巨大的革新可以将多种应用的效率提高近10倍。
从16.0开始ANSYS只支持64位操作系统,但是截至到17.0尚不支持WIN 10系统。而在14.5版时ANSYS就已能支持最新的专用GPU加速卡和众核协处理器XEON Phi帮助求解,再次走到了并行计算技术的前沿。与ANSYS 14.5几乎同时的,其竞争对手ABAQUS在6-13版中也支持了GPU。
今天的ANSYS 是第一个,也是迄今唯一将流体、结构、电磁三大物理学集中于单一环境中的公司。截至2011 年,《财富》全球500强中的工业企业前百强中有 97 家在使用 ANSYS 产品。这反映出了ANSYS 在工程仿真领域无与伦比的技术优势。
未来ANSYS将公司收益的15%~20%投入技术和产品研发。同时,作为CAE领域的领导者,ANSYS继续将主要研究聚焦于多物理场,并且,将持续在Workbench平台上投入,使得不同软件在该平台上实现数据交互和信息共享。应对互联网、移动通信终端、以及云计算等新兴技术的发展态势和市场需求,Jim Cashman说:“现在,客户越来越多,不同的要求也越来越多,ANSYS软件如果可以适用于不同的IT架构和基础设施的要求,显然对于ANSYS的发展是很有利的。
最后一图,插入一个CAE软件全家演变史。
图-10 CAE软件演变史
以上两张图片是笔者于2014年5月在哈尔滨植物园拍摄的郁金香。
本图是笔者2014年创作《ANSYS Workbench 结构工程高级应用》一书最后一个操作案例时的留念。
2016年2月16日星期二
刘笑天于哈尔滨
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