HEEDS MDO 2018

新版功能

1. 使用先进的数学搜索算法来确定给定设计空间内的最佳解决方案和策略。

2. 执行多目标Pareto 优化研究，生成最优设计的Pareto 集。

3. 允许您在相互冲突的目标之间进行权衡研究。

4. 进行实验设计(DOE) 研究以检查所选变量如何影响设计。

5. 测试设计的稳健性和可靠性，以确定设计对指定项目变量的预期变化的敏感程度。

6. 执行并后处理您指定的设计。

7.XML标签。现在，新版本的HEEDS完全支持解析XML文件中的标签。

使用此功能可以标记、自动标记和多标记输入和输出参数。使用XML 标签很容易使用，并且不需要任何XML 知识。

改进的用户数据处理，现在只需单击按钮即可将外部数据源无缝导入HEEDS，使体验更加轻松、直接

软件特色

高效搜索

HEEDS MDO 包括专有的设计探索功能，可用于同时利用多个全局和本地搜索策略。随着对设计空间的了解越来越多，HEEDS 会调整其搜索策略。它不需要用户具备搜索算法专业知识，而是通过其协作搜索功能轻松集成用户直觉。此过程使您能够以最少的仿真时间和成本识别更高性能的设计系列。

大多数传统的设计空间探索工具需要高度专业的优化技能和简化的模型才能实现高效的搜索。但是，通过使用HEEDS，您可以使用现有模型简化设计空间探索，而不管参数和约束的复杂性或数量如何。指定您愿意等待答案的时间，智能搜索功能将调整您的搜索策略，以在分配的时间内找到更好的设计替代方案。

此过程使您能够以最少的仿真时间和成本识别更高性能的设计系列。

这种方法称为SHERPA：

1. 无需模型简化、模型拟合或替换

2. 使用混合、自适应智能搜索以更少的评估找到更好的设计

3.帮助您减少搜索时间、产品开发成本和产品设计风险

与其他设计空间探索方法不同，HEEDS 可以很好地处理任意数量的设计变量、约束或目标。因此，鼓励用户进行设计研究，以反映所面临的确切工程挑战，而不是简化搜索以符合软件限制。 HEEDS 通常可以毫无困难地应用于具有数百或数千个设计变量的问题。

只需定义您的设计目标并告诉HEEDS 它可以探索多少种设计，这将帮助您更快地发现更好的设计。您可以包含任意数量的目标、约束和设计变量。就这么简单！

安装步骤

1、用户可以点击本网站提供的下载路径下载相应的程序安装包。

2、只需使用解压功能打开压缩包，双击主程序进行安装，就会弹出程序安装界面。

3. 您可以根据需要单击“浏览”按钮更改应用程序的安装路径。

4. 对于安装类型，选择自定义模式。如图所示，点击第三个选项。

5.勾选VCollab并取消License（提示：一定要取消License，这个非常重要！）

6. 弹出如下界面。用户可以直接使用鼠标单击“下一步”按钮。

6.现在准备安装主程序，点击安装按钮开始安装

7. 弹出应用程序安装进度条加载界面。只需等待加载完成即可。

8. 根据提示单击“安装”。弹出程序安装完成界面。单击完成按钮。

方法

右键单击计算机选择属性，选择高级系统设置>高级>环境变量，新建变量

变量名称：RCTECH_LICENSE_FILE

变量值：C:\HEEDS\MDO\Ver2018.04\rctech_SSQ.dat。

（这是默认安装目录，修改过的朋友需要根据情况修改目录）

3.运行“SolidSQUADLoaderEnabler.reg”加载注册表信息

4.完成上述步骤后，重新启动计算机并双击该应用程序将其打开。这时候你就会得到相应的程序。

使用说明

协同设计探索

直觉在设计探索研究的所有阶段都发挥着至关重要的作用，从定义问题陈述到构建仿真模型再到解释结果。但搜索过程本身又如何呢？我们应该基于直觉进行设计改进，还是应该让数学搜索引擎探索设计空间以获得更好的设计？答案是两个。我们将这个共享过程称为协作设计探索。

SHERPA 搜索策略允许您在探索研究之前和期间注入自己的设计理念。在开始研究之前，您可以在研究中植入各种想法（以实际设计的形式），这些想法可以帮助SHERPA 更快地在设计空间中找到生产区域，从而加快整体搜索速度。例如，除了基线设计之外，您还可以考虑在您的研究中加入其他可能良好的设计，这些设计：

您过去曾调查过或生产过

您的竞争对手已经在使用

是可行的，但可能不是最优的

相对于一种或多种条件（但并非全部）的更高性能

具有一些理想的功能，但不一定表现良好

你有一种感觉，这可能会很好。

来自之前的HEEDS MDO 研究

这些注入的想法中的一个或多个可能有助于更有效的搜索，而这样做的成本只是输入定义每个设计的变量值的时间。当开始搜索过程时，SHERPA 将评估注入的设计，因此无需在注入之前进行模拟。

如果您提出的设计性能不佳，搜索过程是否会受到影响？通常不会。您会注意到，如果您不使用任何注入设计作为搜索种子，SHERPA 评估的第一组设计是从某种类型的拉丁超立方抽样过程中选择的准随机设计。其中许多设计可能不是很好，因此您的建议至少与随机设计一样好，甚至可能更好。

唯一的潜在缺点是原始设计集中失去了一些多样性。为了缓解这种情况，在研究之前注入的设计数量应保持相对较小，例如少于评估总数的百分之五或十，并且除非您对其性能非常有信心，否则不应注入注入的设计。不应该太相似。

一种更有趣的方法是在探索性研究期间注入设计。如您所知，建议您随时监控研究的进展。在调查中间设计或搜索趋势时，您的直觉经常会被触发。您可能对如何改进其中一项或多项中间设计或如何创建SHERPA 尚未发现的新设计概念有新的想法。这些想法可以通过上述相同的注入过程与SHERPA 共享。

和以前一样，如果您的想法没有带来改进的设计，那么您不会以任何重大方式损害您的搜索进度。广泛的探索是SHERPA 策略的一部分，因此您的注入设计非常适合这种方法。低风险，高潜在回报。

有了足够的探索预算，HEEDS 将能够在设计空间中自行确定性能更好的设计。但是，通过将其专家搜索功能与您的基本领域知识相结合，可以更快、更有效地探索高性能领域，从而实现真正的创新突破。

这种协作设计探索过程结合并利用了高度发达的人类直觉与先进的数学和计算能力。这个过程强大、简单并且……直观。

如果您像我一样，可以与自动呼叫接线员交谈或按手机上的十五个按钮，将您转接到有机会真正帮助您解决问题或挑战的人。不要误会我的意思，我喜欢新的创新技术。但前提是它确实可以帮助我更快、更轻松或更好地完成工作。

从第一天起，我们就与HEEDS 齐心协力，为客户提供不同的服务。我们当时的目标很简单，今天仍然如此：

我们希望找到最省时的方式来帮助您，在您需要时为您提供所需的信息

(a) 解决当前问题，

(b) 更好地了解如何避免将来出现类似问题，以及

(c) 扩大您对我们软件的使用范围，为您和您的组织带来更大的价值。

我们将每一个客户关系视为伙伴关系。我们的目标不是最大限度地降低特定呼叫的成本、最大限度地减少对我们员工的干扰，或者让您减少与我们的互动。实际上恰恰相反。您看，我们相信，如果我们以最快的响应时间提供最好的服务，我们的软件使用量将会扩大，并使我们能够赚钱来支付客户的这种卓越水平。一路上，我们学到了很多关于如何使我们的产品变得更好的知识！合作、共赢！这确实是一个简单的概念，我们知道它会像我们的客户每天告诉我们的那样发挥作用。此外，当我们需要其他组织的帮助时，这也是我们真正希望得到的对待。

最重要的是，我们很高兴收到尊贵客户的来信。因此，即使您没有紧急需求，也请随时与我们联系，让我们知道您的情况，并让我们知道我们是否满足您的需求。你看，这就是我们认为很酷的！

使用设计敏感性

设计灵敏度是对由于设计变量的微小变化而导致的目标响应或约束响应的变化的度量。根据这个定义，它们有时被称为灵敏度导数。让我们讨论如何正确使用它们，以及如何不使用它们。

首先，请注意，我们此处提到的设计灵敏度是针对特定设计而非设计空间计算的。敏感性分析的统计方法可以提供有关设计空间的有用信息，但不能提供我们在此寻求的信息类型。

由于设计代表设计空间中的一个点，因此显然灵敏度是在一点定义的，数学导数也是如此。除非设计空间是线性的，否则设计空间中的两种不同设计可能具有不同的敏感性，这在工程问题中很少出现。

除此之外，设计敏感性可以在设计研究结束时用于提高质量并降低设计成本。如果发现设计对设计变量的值非常敏感，则可以更严格地控制该变量的制造公差，以确保最终产品的质量一致。另一方面，如果已知设计对设计变量相对不敏感，则可以放宽该参数的容差以降低成本。由于仍然存在提高质量和降低成本的重大机会，因此在制造之前计算最终设计候选灵敏度的重要性应该是显而易见的。

然而，设计敏感性也有一些不明智的应用。在进行设计探索研究之前，请考虑在基线设计点计算灵敏度导数的相当常见的做法。通常，目的是过滤掉似乎对设计影响不大的变量，因此在搜索中仅考虑最重要的变量。

这看起来似乎是个好主意，但实际上风险很大。虽然某些变量集可能在基线设计周围的小邻域内产生重大影响，但可能需要其他设计变量来指导搜索该邻域之外的更好设计。忽略这些其他变量可能会导致解决方案不太理想，从而导致未实现的设计改进成本高昂。不幸的是，没有办法提前知道这一点。

除非我们真的只是在寻找设计的增量更改，否则不建议在设计空间探索之前过滤设计变量。毕竟，我们并不真正关心基线设计的灵敏度导数，计算它们所需的大量精力可能最好花在设计空间搜索上。

让我们考虑一个例子。如图1所示，橡胶衬套被钢材包裹，其中心孔中有一根钢轴左右移动。橡胶衬套的设计应使其对指定载荷的响应与两条力-偏转曲线相匹配，两个主载荷方向各一条。目标力-偏转曲线是双线性的，如图2所示。

优化语句为：

目标：最小化实际载荷-挠度曲线与目标载荷-挠度曲线之间的均方根误差（RMSE）

变量：形状参数（见图1）：

LGap1、LGap2、RGap、RD1、RD2、腿宽、腿长

图1.套管设计勘探研究中使用的基线几何形状和设计变量。

图2. 目标力-位移曲线。

使用ABAQUS/Standard 分析每个潜在设计，包括几何非线性（大应变）、材料非线性（橡胶材料响应）和边界接触。

在当前的讨论中，我们不关心设计探索研究的细节，因此我们将直接跳到结果。找到的最佳设计及其性能如图3 所示。

计算基线设计和最终设计的设计灵敏度。然后，绘制每个变量对RMSE 响应的贡献百分比，如图4 所示。这通常称为帕累托图。它提供了一种方便的方式来直观地查看哪些变量对设计行为影响最大。

为了找到最佳设计，图4 中的结果表明RMSE 对LGap1 最敏感，因此我们应该对该变量保持严格的容差，以确保高质量的设计。另外，LGap1和LGap2（AB）之间以及LGap1和LegWidth（AF）之间的交互作用也很强，所以我们还必须关注LGap2和LegWidth的值。

图4的结果还表明，基线设计和最优设计的设计敏感性在许多方面存在显着差异。例如，基线设计对LGap2 变量非常敏感。然而，即使LGap2和LGap1之间的相互作用较强，优化设计也不会对LGap2的值产生任何影响。请注意图4 中设计之间的其他差异。

图3. 找到的最优设计及其相应性能与向左移动时的目标力-位移曲线相匹配。

图4. 每个变量对基线设计（蓝色）和最优设计（红色）的RMSE 响应的贡献百分比。

此示例说明了如何正确使用设计敏感性来保持质量并降低成本。它还表明，设计敏感性可能因设计而异。

一般来说，不建议在设计研究开始时计算灵敏度，根据基线设计的灵敏度过滤掉设计变量是非常危险的。这样做通常会导致在设计空间探索过程中发现次优设计。

如果在HEEDS 研究期间您的任何建模和仿真软件都没有有效许可证，则默认响应是将设计分类为不良设计。但是，可以使用预分析命令修改此行为，以在HEEDS 开始每次分析之前检查许可证可用性。这个简单的过程可以帮助避免许多此类设计错误，使您的探索研究更加有效。让我们回顾一下如何针对基于FLEXlm 的许可证执行此操作。

许可证检查实用程序

HEEDS 安装包括一个“许可证检查实用程序”，用于在提交设计进行评估之前确定所需的建模和仿真软件许可证功能是否可用。如果没有许可证，则不会提交分析，从而避免规范错误。相反，HEEDS 会等待20 秒并再次检查可用许可证。此过程将继续，直到获得可用许可证（此时HEEDS 提交设计进行评估）或达到最大执行时间（在这种情况下，HEEDS 会将设计视为错误并继续进行下一个设计，就像您一样）操作是一样的）。不使用许可证检查实用程序）。

许可证检查实用程序称为check_availability.exe，可以在HEEDS 安装目录的Win64\utils 文件夹中找到（例如C:\HEEDS\MDO\Ver2016.10\Win64\utils）。此文件夹包含“使用许可证检查的说明”.pdf 文件中有关如何使用该实用程序的信息。

从命令提示符运行许可证检查实用程序

在开始HEEDS 研究之前，检查建模和仿真软件许可证的可用性可能会有所帮助。这可以通过从命令提示符运行许可证检查实用程序来完成。命令格式为：

PATH\check_availability.exe PORT @SERVER_NAME DAEMON_NAME FEATURE_NAME #LICENSES

port@SERVER_NAME 对应于充当软件许可证服务器的计算机的端口号和名称/IP 地址。 DAEMON_NAME 和FEATURE_NAME 取决于您使用的分析软件，#LICENSES 是您要使用的可用软件许可证的数量。

您可以在查询check_avail_output_file 中查看查询的诊断信息，该文件写入执行许可证检查实用程序命令的目录。该文件包含当前许可证状态，包括您拥有的许可证数量以及查询时已签出的许可证数量。

如果许可证可用，命令提示符将立即返回。否则，命令提示符将保持活动状态，并且您将看到一条消息：“许可证服务器正在运行，但请求的许可证数量不可用。将等待20 秒并再次检查”。重复此过程，直到获得许可证。

在HEEDS 中实施

在HEEDS 之外测试此功能后，下一步是将查询集成到HEEDS 工作流程中。为此，我们将利用高级分析执行选项在执行分析之前提交命令，如下图所示。如上所述，提交的命令是您系统的许可证检查实用程序命令。

最后，将最大执行时间更改为适当的值。此时HEEDS 认为该设计存在缺陷。例如，如果与许可证服务器的连接丢失或其他长时间运行的分析作业正在使用许可证，则可能会达到此限制。这个最大执行时间应该是您愿意等待许可证释放的时间，加上模型的预期分析执行时间。

设置路径

check_availability.exe 端口@SERVER_NAME DAEMON_NAME FEATURE_NAME #LICENSES

HEEDS 提供基于FLEXlm 的许可证检查实用程序，可在启动分析工具之前执行许可证可用性查询。如果请求的许可证功能可用，HEEDS 将以通常的方式提交您的分析作业。如果没有，它将等待20 秒并再次检查可用性。它将继续以这种方式进行，直到获得许可证或达到最大执行时间。

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