iSIGHT Basic Training Introduction

Introduction to iSIGHT v7.1 Engineous Software Welcome to Introduction to iSIGHT v7.1 Basic Training

Engineous Offices Corporate headquarters in Cary, NC Regional Domestic Offices: MI(Michigan)密歇根(密执安)州 , MA(Maryland)马里兰州 , OH(Ohio)俄亥俄州 , FL(Florida)佛罗里达州 , TX(Texas)得克萨斯州 , UT(Utah)犹他州 , and CA(California)加利福尼亚州 International Offices Germany, Great Britain, Japan, and Korea

About Engineous Software Founders: Dr. Siu Tong Company was started in 1994; privately held Technology conceived during doctoral research at MIT and developed under General Electric from 1982 - 1992

“Software Robot” at MIT Who is Engineous? A Catalyst for Engineering Innovation iSIGHT Engineous 1994 - Engineous founded 1995 - iSIGHT 1.0 released 1999 - iSIGHT 5.0 released 2000 - iSIGHT 5.5 released 2001 - iSIGHT 6.0 released “Software Robot” at MIT Invented by Dr. Siu Tong Engineous at GE 11 Years - $12 Million 1st. Generation 2nd Generation 3rd Generation 1979 1983 1994 2001

Some of Our 180+ Customers Automotive Industrial Manufacturing DaimlerChrysler Firestone Ford GM Navistar Nissan Aerospace Boeing General Electric Honeywell (AlliedSignal) Lockheed Martin NASA Northrup Grumman Pratt & Whitney Rolls-Royce Industrial Manufacturing Black & Decker Corning Hitachi Metals Hyundai Heavy Industries Kodak Nippon Sheet Glass Otis Elevator York International Electric & Electronics Emerson Mitsubishi Electric Sony Xerox

Engineous Software, Inc. Partners

iSIGHT 是一个完整的设计开发环境 集成（ Integration） 自动化（ Automation ） 连接商业的和拥有使用权的软件 对现有工具起桥梁作用 灵活的连接方法 自动化（ Automation ） 使目前的“设计—评价—再设计”这一手动过程自动化 设计开发工具（ Design Exploration Tools ） 实验设计（ Design of Experiments ） 优化（ Optimization ） 近似（ Approximations ） 质量工程方法（ Quality Engineering Methods ） 求解过程监视（Solution Monitoring） 先进的数据分析技术

iSIGHT 设计开发过程 iSIGHT iSIGHT 如何修改设计 通过使用设计开发工具中的设计智能参与到迭代过程 确定性的 集成该过程 自动执行 评价结果 Design Concept 典型的 手工迭代 过程 Build Computer Model iSIGHT 如何修改设计 通过使用设计开发工具中的设计智能参与到迭代过程 确定性的 （Deterministic） 随机的 （ Stochastic ） Adjust Input File(s) Run Model Review Output File(s) Meets Requirements? N Y Final Design

= 设计开发过程如何工作 iSIGHT – 软件机器人 结果 工程师定义模拟过程 改善了评估值 工程师定义目标函数和约束条件 提高了产品质量 Satisfied? Modify Design Execute Simulation Code(s) = iSIGHT – 软件机器人 工程师定义模拟过程 工程师定义目标函数和约束条件 机器人应用设计智能 机器人自动迭代设计过程 24 小时工作 结果 改善了评估值 提高了产品质量 工程师花更多时间进行评估 节省了宝贵的工程时间

iSIGHT 设计智能工具（ Intelligence Tools ） 设计性能 (确定性) 实验设计（Design of Experiments） 优化（Optimization） 近似（Approximations） 质量评估 / 改进 (随机的) Monte Carlo 模拟 基于可靠性设计 基于实验设计的稳健设计– Taguchi 基于6-σ的稳健设计/优化

iSIGHT 设计工具：实验设计 应用场合 iSIGHT 设计工具 对设计获得尽可能多的信息 (变量如何影响目标函数和约束) 实验设计 从大批输入变量中确定那些最有影响的变量，作为优化变量 获得系列数据构建一个响应表面模型 得到最佳设计的粗略估计 iSIGHT 设计工具 实验设计 (DOE) 设计场景的结构研究

iSIGHT 设计工具：优化 应用场合 iSIGHT 设计工具 最小化: F(X) 约束条件: gi(X) £ 0 hi(X) = 0 假设一个用公式表示的确定问题 (目标函数, 约束条件) ， 选择一种运算法则来自动搜寻设计空间以寻找最佳设计点。 iSIGHT 设计工具 优化 运算法则 最佳设计点 最小化: F(X) 约束条件: gi(X) £ 0 hi(X) = 0 XL £ X £ XU

交互式优化 单一的优化法则 不可能解决 设计问题的全部

iSIGHT 设计工具：近似 应用场合 iSIGHT 设计工具 需长时间运行的程序, 利用设计开发工具计算昂贵 “噪声” 设计场合, 数值优化技术可能得到局部的最优解 使用来自模拟代码运行的历史数据，来估计一个最优设计，而不需要重新运行模拟代码 iSIGHT 设计工具 近似 减少模拟运行的次数

iSIGHT 中的质量工程 – 总览 Monte Carlo 分析 了解性能波动 随机的或不确定的输入导致响应变异 均值 R1 模拟程序 Y1 响应变异 自由变量

iSIGHT 中的质量工程 – 总览 Monte Carlo 分析 可靠性分析（ Reliability Analysis ） 了解性能波动 一个单一设计点的失效概率 相对于约束，响应分布落在哪里? 约束 均值 R1 模拟程序 R2 R3 Y1 可靠性, R 自由变量 失效概率, Pf

iSIGHT 中的质量工程 – 总览 Monte Carlo 分析 可靠性分析（Reliability Analysis） 了解性能波动 可靠性分析（Reliability Analysis） 一个单一设计点的失效概率 可靠性优化（ Reliability Optimization） 优化到给定的可靠性水平 “移动” 响应分布使之远离约束 设计变量 约束 均值 X1, X2, X3 R1 模拟程序 R2 Y1 可靠性, R 自由变量 失效概率, Pf

iSIGHT 中的质量工程 – 总览 Monte Carlo 分析 可靠性分析 可靠性优化 Taguchi 稳健设计 了解性能波动 一个单一设计点的失效概率 可靠性优化 优化到一个给定的可靠性水平 Taguchi 稳健设计 对不确定因素减小敏感性的设计 以实验设计为基础 均值 控制因素 稳健性 解决方案 X1, X2, X3 模拟程序 Z1 Z2 Y1 噪声因素

iSIGHTv7.1: 6σ 稳健设计 应用场合 iSIGHT 设计工具 假设参数波动 (不确定的设计参数) … 为了寻找设计方案，同时: 降低对不确定因素的敏感性 减小违背约束的概率 iSIGHT 设计工具 质量工程方法 6σ稳健设计 降低敏感性并 减小失效概率 稳健性, 可靠性 解决方案 设计变量 约束 X1, X2, X3 R1 模拟程序 R3 Y1 均值 可靠性, R 自由变量 失效概率, Pf

6σ 稳健设计—术语 产品或工艺性能的标准差—性能变化的度量 可以称为变异的百分比或每百万缺陷数: Sigma (s): ±s 变化 缺陷数 (产生 1.5s 的波动) 1 68.26 317,400 697,700 2 95.46 45,400 308,733 3 99.73 2,700 66,803 4 99.9937 63 6,200 5 99.999943 0.57 233 6 99.9999998 0.002 3.4 以前 工程 目标 新 目标

6σ 稳健优化 Œ  ± D  Œ ± D D f Œ 非稳健性 : 对变量 敏感性强 D f  稳健方案 的平均值 最优值 约束条件 设计变量 x 目标函数 f(x) (Variation D of x) 约束条件 Œ 函数最小值  ± D x  稳健性解决方案 Œ ± D x D f Œ @ 非稳健性 : 对变量 敏感性强 D f  @ 稳健方案 的平均值 最优值

总结 – iSIGHT 数值质量方法 Monte Carlo 分析 可靠性分析（ Reliability Analysis ） 了解性能波动 可靠性分析（ Reliability Analysis ） 单一设计点的失效概率 可靠性优化（ Reliability Optimization ） 优化到给定的可靠性水平 Taguchi 稳健设计 基于实验设计, 降低对不确定因素的敏感性的设计 6σ稳健设计 / 优化 优化一个设计使之同时满足可靠性 (约束条件)和稳健性 (目标函数)

结束语 – 使用 iSIGHT 设计开发 iSIGHT 中的数值设计、质量改进工具不是独立的或针对特殊问题的 这些设计开发工具和质量改进工具可以任意组合以得到满意的设计结果

结束语 – iSIGHT 设计/质量改进 稳健性/可靠性设计 (质量工程) Y2 寻找答案 优化 (近似) 约束边界 实验设计: 可行 不可行 (安全) (失败) X2 初始设计 Y1 X1

产品总览（ Product Overview ） 过程集成（ Process Integration ） 文件解析器（ File Parser ） 参数表（ Parameter Table ） 任务规划（ Task Plan ） 解答监视器（ Solution Monitor ） 任务管理器（ Task Manager ）

过程集成（ Process Integration ） 在iSIGHT 环境下创建工程设计过程 确定 iSIGHT 将要运行的代码 (代码连接)

文件解析器（ File Parser ） 在iSIGHT 和模拟代码之间创建数据流 告诉 iSIGHT 输入文件和输出文件如何相互作用

参数表（ Parameter Table ） 对设计的问题定义参数 输入变量初始值 输入变量类型 输入约束条件 确定目标函数

任务规划（ Task Plan ） 设计开发选项 采样（ Sampling ） 性能改进（ Performance ） 质量工程 实验设计 Monte Carlo 模拟 性能改进（ Performance ） 优化 多目标折衷分析 质量工程 6σ稳健设计 Taguchi 稳健设计 可靠性分析 可靠性优化

解答监视器（ Solution Monitor ） 浏览数据 当程序运行时监视器以图形和表格的形式显示设计点 查看设计点的数据库 高级数据分析 详细的二维和三维图表（Splus接口） 统计分析

任务管理器（ Task Manager ） iSIGHT 运行环境 访问所有 iSIGHT模块的统一界面 指定运行的模式

目录结构（ Directory Structure ） 一个练习一个目录 在介绍性教程中有九个目录 所有可执行程序在 Programs 目录下

iSIGHT 文件类型 文件扩展名 说明 . . . 更多信息在附录G中 .desc 描述文件 – 包含应用信息 文件扩展名 说明 .desc 描述文件 – 包含应用信息 .db 数据库文件 – 包含数据点信息 .cfg 配置文件 – 包含图形和表格的排列 .fdc 文件描述命令文件 – 包含分析指令 .log 记录文件 – 包含应用程序执行的信息 . . . 更多信息在附录G中

启动 iSIGHT 命令 结果 isight -u 显示iSIGHT 命令行列表 启动过程集成 解答监视器 命令 结果 isight -u 显示iSIGHT 命令行列表 isight beam.desc 加载描述文件 “beam.desc” isight -I beam.desc 加载描述文件 “beam.desc”，并 启动过程集成 isight -M beam.desc 加载描述文件 beam.desc ，并启动 解答监视器 . . . 更多信息在附录 D中

教程描述 重点在于整个设计任务的 创建和执行 主要使用的iSIGHT 用户图形界面 代码连接（ Code coupling ） 文件解析（File parsing） 任务组织（Task organization） 可重复使用的数据库 （ Reusable libraries ） 初始值和约束条件 （Initial values & constraints ） 优化向导（ Optimization advisor ） 优化（ Optimization ） 实验设计 （ Design of Experiments ） 近似（ Approximations ） 监视结果（ Monitoring results ） 使用 iSIGHT帮助 MDOL简介

栅栏问题 三个部分 基本的模拟代码连接 添加计算任务 介绍优化和任务管理器 主动设计参数 栅栏围成面积的宽度（Width） 栅栏围成面积的长度（Length ） 设计目标 栅栏面积最大 设计的约束条件 栅栏周长最大

飞机概念设计 设计过程分三步 基本的空气动力学分析 尺寸和重量估算 初步的性能预测 主动设计参数 翼展（ Wingspan ） 机翼面积（ Wing Area ） 机身长度（ Fuselage Length ） 机身直径（ Fuselage Diameter ） 飞行速度（ Cruise Velocity ） 燃料重量（ Weight of Fuel ） 设计目标 飞行速度最大 总重量最小 行程最大

教程结构 授课（ Lecture ） 目标（ Objectives ） 练习 – 自学（ Lab - self study ） 总结（ Summary ） 附加练习（如时间允许）

练习手册 支持 练习 附录 大中华区： 美国: 电话: 086-010-62242209转技术支持 Email：support@sightna.com Website: www.sightnacorp.com 帮助文档： User Guide, Installation Guide, MDOL Guide, Reference Guide, Error Code等 美国: 电话: 1-800-374-9237 M-F 8-6 EST Email: esitech@engineous.com FAQ via Customer Name and Password 练习 附录