? ? ? ? 常用的優(yōu)化軟件有很多，包括Isight、Optimus、modefrontier、LSOPT、Heeds、OptiSlang、Hyperstudy等。每個(gè)軟件都有其各自的特點(diǎn)，又有很多相似的特性。這里就針對(duì)僅就個(gè)人使用情況做個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，對(duì)于沒有使用過這些軟件的初學(xué)者有個(gè)大體的認(rèn)識(shí)。其中optislang和hyperstudy相比較其他軟件而言，功能上將還是有所欠缺。這里就不做介紹了。

一.優(yōu)化流程（框架）??

? ? ? ?大概分為兩種流程框架，一種是圖形上是開環(huán)的，包括optimus、modefrontier、Heeds。另一種是圖形上是閉環(huán)的，包括Isight、LSOPT。對(duì)于初學(xué)者而言，圖形閉環(huán)形式讓人更好理解，因?yàn)檫@和優(yōu)化流程圖是一致的。當(dāng)然，實(shí)際的優(yōu)化過程所有的優(yōu)化軟件都是一致的。

同樣一個(gè)分析問題，不同的優(yōu)化軟件界面差別很大，Heeds簡(jiǎn)單明了，設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)響應(yīng)，設(shè)計(jì)目標(biāo)等等都是在內(nèi)部進(jìn)行設(shè)置。Modefrontier則流程繁多，設(shè)計(jì)因素都需要顯式設(shè)置。

二.軟件接口??

? ? ? ?優(yōu)化軟件內(nèi)的第三方軟件接口，可以方便地對(duì)求解文件和結(jié)果文件創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)響應(yīng)。如果優(yōu)化軟件集成了第三方的軟件，則在使用該模塊時(shí)會(huì)方便快捷的多。當(dāng)然，任何一款優(yōu)化軟件都無(wú)法集成所有的第三方軟件，因此優(yōu)化軟件都有其他的方式來(lái)集成第三方軟件。主要包含三個(gè)內(nèi)容：1.對(duì)求解文件的解析用于創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量；2.軟件求解命令的設(shè)置，一般就是該軟件后臺(tái)運(yùn)行或batch運(yùn)行的命令；3.對(duì)結(jié)果文件的解析用于創(chuàng)建設(shè)計(jì)響應(yīng)。通常第三方軟件的結(jié)果文件往往都是軟件專有的格式，并不方便對(duì)結(jié)果文件進(jìn)行解析。如Nastran的op2、ANSYS的rst、ABAQUS的odb、dyna的d3plot等等。這時(shí)往往需要通過一些手段來(lái)完成。如Nastran的結(jié)果可以聲明輸出到f06中、ABAQUS可以使用Python來(lái)解析odb結(jié)果并輸出結(jié)果到ASCII格式的文件中、ANSYS可以用APDL提取結(jié)果到ASCII格式的文件中等等。這往往需要工程師具有一定的二次開發(fā)能力。

? ? ? ?另外一種比較好的選擇是通過第三方的后處理軟件來(lái)讀取結(jié)果用于生成設(shè)計(jì)響應(yīng)。如Hypergraph/Hyperview和META。這里強(qiáng)烈推薦優(yōu)化工程師要掌握META這個(gè)工具軟件，其內(nèi)部集成了用于處理結(jié)果文件創(chuàng)建設(shè)計(jì)響應(yīng)的模塊，同時(shí)還支持Python的二次開發(fā)，完成幾乎所有的結(jié)果文件的處理過程，在結(jié)合自帶的優(yōu)化后處理模塊則可以完成所有的優(yōu)化設(shè)計(jì)響應(yīng)的提取創(chuàng)建。且?guī)缀跞康膬?yōu)化軟件都集成了META接口，即使沒有集成也可以通過其他方式處理。

? ? ? ?當(dāng)然，這些優(yōu)化軟件一般都可以自己創(chuàng)建第三方軟件的接口，如Isight、Optimus等都具有這個(gè)功能，只不過這些往往需要工程師具有一定的二次開發(fā)能力。

三.DOE方法

? ? ? ?DOE主要有兩個(gè)作用：其一是參數(shù)識(shí)別，用于分析設(shè)計(jì)變量與設(shè)計(jì)響應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)然還可以用來(lái)做優(yōu)化篩選，矬子里拔將軍。另外一個(gè)作用是用于元模型的空間生成。即生成用于創(chuàng)建元模型的試驗(yàn)點(diǎn)。而不同的優(yōu)化問題，選擇不同的DOE方法具有決定性的影響作用。因此優(yōu)化軟件具有豐富的DOE方法，將適用于更多的優(yōu)化問題。

四.優(yōu)化算法

? 數(shù)值優(yōu)化算法分類可以按優(yōu)化目標(biāo)數(shù)分為單目標(biāo)優(yōu)化、多目標(biāo)優(yōu)化。按尋優(yōu)方法可以分局部?jī)?yōu)化方法和全局優(yōu)化方法。優(yōu)化軟件集成的算法更豐富，則適用的優(yōu)化范圍更廣。

當(dāng)然，除了自帶的優(yōu)化算法外，可以集成外部?jī)?yōu)化器進(jìn)行優(yōu)化。

五.元模型/代理模型/近似模型

? 對(duì)于一些非線性問題，通過直接優(yōu)化往往是不現(xiàn)實(shí)的，因此需要使用元模型法/代理模型法/近似模型法。同樣的分析問題（試驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)相同），使用不同的元模型法亦會(huì)有不同的元模型精度。因此，優(yōu)化軟件豐富的元模型方法會(huì)有助于優(yōu)化問題的求解。如Optimus和modefrontier等都已經(jīng)引入了機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來(lái)創(chuàng)建代理模型。

六.文件管理

Isight：具有豐富的設(shè)置，可以設(shè)置運(yùn)行目錄，生成文件夾的位置，是否生成子文件夾等等?？梢栽O(shè)置每個(gè)模塊所需要文件的路徑，如絕對(duì)路徑、相對(duì)路徑、模型文件路徑、運(yùn)行文件路徑等等?？此乒δ茇S富，實(shí)則會(huì)造成設(shè)置的混亂，需要十分熟悉整個(gè)設(shè)置過程才行。

Optimus：所有模塊運(yùn)行均在同一個(gè)文件夾下進(jìn)行

Modefrontier：在模型文件夾下生成子文件夾

LSOPT：在模型文件夾下生成子文件夾

Heeds：在模型文件夾下生成子文件夾，可以設(shè)置每個(gè)模塊所需要文件的路徑，如絕對(duì)路徑、相對(duì)路徑、模型文件路徑、運(yùn)行文件路徑等等。

七.其他功能

? 包括參數(shù)擬合/曲線擬合，穩(wěn)健性/可靠性分析，分析數(shù)據(jù)后處理等功能各個(gè)軟件功能類似。這些內(nèi)容可以參考公眾號(hào)以往的案例，每個(gè)功能都有在不同的優(yōu)化軟件中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。但I(xiàn)sight可以對(duì)優(yōu)化問題進(jìn)行優(yōu)化策略的選擇，相比較其他軟件有一些優(yōu)勢(shì)。另外，如Optimus，modefrontier等都加入了Python的二次開發(fā)功能，對(duì)于高級(jí)用戶而言更加方便。

以上對(duì)每個(gè)優(yōu)化軟件做了簡(jiǎn)單的對(duì)比，其實(shí)對(duì)于大部分問題，每個(gè)優(yōu)化軟件都可以完成優(yōu)化的任務(wù)。只不過在具體的使用感受上有些差異。優(yōu)化軟件的操作一般都很簡(jiǎn)單。只需要大概了解下基本的功能就可以上手，從上手的難度上來(lái)說(shuō)沒有太大的差別。一般1、2個(gè)小時(shí)就可以掌握基本功能的使用。

如何看待優(yōu)化工程師與分析工程師的關(guān)系：優(yōu)化工程師往往通過數(shù)值優(yōu)化方法探索設(shè)計(jì)空間，從更深層次來(lái)挖掘數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，履行仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的責(zé)任。從這個(gè)層面來(lái)講，這個(gè)工作是人工無(wú)法完成的。但這并不能代替專家經(jīng)驗(yàn)，分析工程師具有豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)前的軟硬件條件下，優(yōu)化方法還無(wú)法替代專家經(jīng)驗(yàn)。雖然這是發(fā)展的方向，人工智能的出現(xiàn)已經(jīng)并且正在加速著對(duì)社會(huì)分工的影響。CAE中人工智能的應(yīng)用也在不斷地發(fā)展，如對(duì)CAE分析結(jié)果數(shù)據(jù)分析從而幫助做出更加合理的決斷等。如上文中所述，優(yōu)化軟件也慢慢加入了人工智能的應(yīng)用，如Optimus、modefrontier等加入了機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用。而且如BETA?CAE Systems和HyperWorks軟件也正逐漸加入了人工智能的內(nèi)容用來(lái)助力優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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