一、统一的建模与仿真（MODSIM）平台 —— 基于3DEXPERIENCE

图1 ModSim平台

3DEXPERIENCE平台中的MODSIM界面让工程师可以在同一视图中同时进行CAD建模与仿真设置。在这一统一方法中，“建模（MODeling）与仿真（SIMulation）”共享统一的数据模型和一致的用户体验。几何清理、网格划分和边界条件设置都在同一环境中完成，设计变更将自动更新仿真结果。这种方式取代了传统线性式的CAD→CAE流程，形成了高效的“MODSIM闭环”。该平台也因此成为产品数据的唯一真实源（single source of truth）。正如达索所言，MODSIM提供“统一的用户体验、协作通道和数据源”，让设计与分析无缝融合。

3DEXPERIENCE平台本身整合了数据、系统、流程与人员。所有利益相关方——从项目经理到测试工程师——都可访问相同的数据结构。MODSIM因此成为仿真流程转型与数字工程转型的核心。在实际应用中，这意味着跨学科团队能够在同一系统中协作。例如，CAD设计变更将即时反映在结构、热力或流体仿真中，反之亦然。最终形成更紧密的工程闭环，减少人工传递，提高迭代效率。

二、航空航天与国防应用

                   图2 在3DEXPERIENCE平台上对飞行器进行气动仿真分析

在对安全性要求极高的航空航天行业中，MODSIM能够在一个环境中完成空气动力学、结构与系统级的多物理场分析。例如，eVTOL垂直起降飞行器和喷气式飞机的设计可以在同一工作流程中进行CFD和结构仿真分析。3DEXPERIENCE平台的虚拟孪生模型也被用于航天系统，从需求验证到数字样机开发，所有流程皆可在基于物理的数字环境中完成。

集成的建模-仿真流程避免了模型转换带来的误差和时间成本。工程师可以直接在最新几何模型上模拟飞行载荷、振动或轨道部署情况，从而快速发现设计问题，如应力集中或气流分离，并立即调整设计。MODSIM使得航空企业能够在早期评估产品在不同工况下的性能，从而减少物理试验与原型制造。

在达索看来，仿真驱动设计对航空航天至关重要。例如，飞机机翼的设计只要在CAD中修改，系统会立即更新应力分析或振动特性。这不仅提高了效率，也增强了符合航空认证标准的能力。像空中客车等航空巨头已在全流程中应用3DEXPERIENCE平台，以实现建模与仿真的深度融合。

三、汽车行业应用

                         图3路虎插电混动汽车的集成CAD/CAE模型。

在汽车工程中，MODSIM打破了设计与仿真的壁垒，实现整车数字模型与性能仿真的协同开发。工程师可以将发动机、底盘、电气等子系统嵌入统一的数字车辆模型中。每一次设计更改（例如车身造型或材料调整）都会自动触发碰撞、安全性、热性能等仿真更新。

捷豹路虎的数字设计负责人指出，采用3DEXPERIENCE Modsim后，CAE流程周期由8-12周缩短至1天，大大加快了设计权衡与创新迭代的节奏。这种“前移验证（shift-left）”的方式，将仿真分析引入设计早期，避免了后期设计返工与失败，提升了项目成功率。

实践表明，这种集成模式带来显著收益：例如整车效率提升约40%，车辆自重降低约20%。MODSIM还能自动进行参数化设计探索，后台批量运行数百个设计方案，快速定位最优解。配合云计算资源，企业无需依赖大量物理样机即可完成高质量创新产品的开发。

四、生命科学与医疗应用

                          图4“虚拟心脏”项目的心脏生理仿真模型。

达索在生命科学领域也应用了相同的MODSIM理念，构建“数字病人”模型和器官级仿真平台。例如，Living Heart Project 在3DEXPERIENCE上构建了完整的三维心脏模型，供心脏病专家、医疗器械制造商与监管机构协同使用。用户可设计起搏器、电极、支架等器械，并进行虚拟植入与仿真验证，大幅减少动物实验和物理样机。

该项目甚至与美国FDA联合开展首个虚拟临床试验，验证心脏器械在数字模型中的性能表现是否足以支持实际审批流程。借助物理驱动的仿真，团队能在设计阶段发现潜在失效模式，降低上市后的风险。

                       图5使用3DEXPERIENCE平台进行虚拟医学模拟

除了医疗器械，MODSIM还支持手术规划与生物医学研究。医生可以像工程师操作虚拟原型一样与三维人体模型互动。结合CT/MRI影像与仿真技术，外科医生能够“预演手术方案”，优化路径与风险控制。制药研究人员则可以模拟药物在器官中的扩散过程，减少试错成本，加快临床前研究。

五、工业设备与机械工程应用

在工业设备领域，MODSIM简化了复杂的多系统工程流程。例如，农业机械制造商CLAAS在3DEXPERIENCE平台上实现了机械、电气、液压三大系统的协同设计。全球分布的设计人员通过统一的数据平台进行实时协作，一个系统的更改（如液压回路）可即时反映到整个机械数字模型中。

CLAAS表示，借助MODSIM，“设计调整可以直接在数字环境中完成，减少浪费、提高生产质量”。平台还支持整条产线与车间布局的虚拟仿真，包括机器人路径、工艺流程等，从而在制造前期就发现瓶颈并优化设计。

六、降本、提质、促创新的成效分析

MODSIM模式在多个行业中带来了可量化的成果。统一的设计与仿真流程，消除了手动交接环节，使开发周期大幅缩短——如从“几个月”缩短至“几周”。自动化的仿真驱动设计流程提升效率，报告显示产品效率可提升约40%，制造成本减少（如重量下降20%，资本支出降低8%）。

在质量方面，由于验证环节前置，团队可以在早期发现设计缺陷，从而减少后期故障与召回风险。例如电子设备制造商可以通过数字仿真优化散热设计，无需制造样机便可实现可靠性评估。

此外，MODSIM也极大推动了创新能力。工程师不再为数据转换和重复建模耗时，而是能专注于探索新设计。通过自动化参数分析与实时反馈，创意方案可以快速孵化。例如捷豹路虎的目标是将“几周的验证流程缩短到几天”，以获得更快的决策响应与创新节奏。

七、结语

综上，达索的MODSIM理念——将CAD建模与CAE仿真集成于3DEXPERIENCE平台——正在重塑产品开发模式。在航空、汽车、生命科学与工业设备等领域，各企业通过该平台显著降低开发成本、提升产品质量，并加快创新速度。统一的数据模型与用户界面让工程师在一个系统中完成全部工作，既提高了工程效率，也增强了团队协作，推动企业迈向数字化转型新阶段。