全球进入数字经济时代，市场对于产品的智能化、科技感、定制化水平要求越来越高，产品自身结构越来越复杂，并且与更多的学科相关联。

随着环保意识的日益提高，绿色包装已成为包装行业的重要发展趋势。然而，如何在保证包装功能的同时实现绿色环保，是众多企业面临的挑战。针对这一问题，今天我们一同探讨仿真技术是如何驱动绿色包装创新设计，提升企业产品创新能力。

一、企业产品创新能力现状分析

在当前市场竞争激烈的环境下，企业不断寻求产品创新以保持竞争优势。在包装设计领域，许多企业仍沿用传统包装材料和技术，缺乏绿色包装设计理念。这不仅对环境造成了严重污染，还增加了企业成本。

同时，企业在产品创新方面面临诸多挑战，如市场竞争激烈、消费者需求多样化等。包装作为产品的重要组成部分，其设计创新对企业产品创新至关重要，多数企业在绿色包装设计方面仍存在以下问题：

缺乏对环保材料的有效选择：许多企业在选择包装材料时，仍沿用传统的不可降解材料，导致环境污染。

包装结构设计不合理：部分企业为了降低成本，采用简单的包装结构，导致包装在使用过程中无法有效保护产品，同时也增加了运输成本和能耗。

缺乏对全生命周期的评估：企业在包装设计过程中，往往只关注生产成本而忽略了包装在使用、回收等环节的环境影响。

基于设计仿真一体化的研发理念，工程师可以在同一环境下进行产品结构设计和仿真分析，避免后期数据转换带来的各种不便，尽早的发现设计问题，节省数据模型的交接与工序的等待时间，从而提高产品设计效率，缩短产品研发周期。

例如在产品模型基础上，工程师可以直接通过仿真软件对产品的质量和可靠性进行定性的分析，而不用专门等待数据分析师整理结论，工程师自身实时的分析结果将始终反映最新的设计变更，帮助工程师在早期了解产品最终性能，大幅度缩短产品研发周期的同时保证产品的质量。

因此，在产品早期设计流程中引入仿真技术，采用设计仿真一体化的方式进行协同作业，对于提高企业产品创新能力有着重要意义。

二、仿真技术驱动绿色包装创新设计

01、以某知名化妆品企业为例

该企业采用了仿真驱动绿色包装设计方法，成功开发出一款具有环保理念的化妆品包装。具体表现在以下几个方面：

包装材料选择：该企业通过仿真分析，选择了可降解的生物塑料作为主要包装材料，大幅降低了对环境的影响。

包装结构设计：通过仿真测试，企业优化了包装结构，减少了包装材料的用量，从而降低了成本。

包装性能优化：通过仿真技术，企业提高了包装的防水、防震等性能，确保了产品在运输和储存过程中的安全。

经过仿真驱动绿色包装设计，该企业的化妆品包装不仅实现了环保、低成本的目标，还提升了产品形象和市场竞争力。

02、以某电子产品企业为例

该企业希望设计一款绿色包装，以提升其产品创新能力。通过仿真驱动的绿色包装创新设计流程，该企业实现了以下目标：

选择可降解材料：经过仿真分析，企业选择了一种由生物质材料制成的可降解包装材料，符合环保要求且性能良好。

优化包装结构：通过仿真技术对包装结构进行优化设计，减少了材料使用量，降低了包装重量，从而降低了运输成本和能源消耗。

全生命周期评估：通过对包装设计的全生命周期进行仿真，企业发现采用新的绿色包装方案比传统方案减少了30%的环境影响。

通过仿真驱动的绿色包装创新设计，该企业成功地提升了产品创新能力，同时也赢得了消费者的好评和市场份额。

仿真驱动绿色包装创新设计是提升企业产品创新能力的重要途径，面对环保和竞争的双重压力，企业应积极应用仿真技术，不断探索绿色包装的创新之路，以实现可持续发展和竞争优势。

三、提升企业产品创新能力解决方案

01、仿真分析工具SIMULIA

各大公司都在努力突显其产品的竞争差异并击败市场竞争对手，而工程内部的迅速决策对产品成功的重要性也越来越高。设计过程中作出的决策会对产品的三个重要成功因素产生深远影响：开发速度、成本和质量。一流公司如何通过SIMULIA的仿真和虚拟原型来准确预测产品行为，缩短产品上市时间，并为开发和优化当今的复杂产品提供工程师所需的洞察力。

SIMULIA应用程序加快了在将原材料和产品投入物理原型之前评估其性能、可靠性和安全性的过程。SIMULIA 在功能强大、用户友好的环境中提供了出色的仿真产品组合和行业卓越的技术。

SIMULIA的技术范围涵盖了仿真领域，如结构力学、计算流体力学、多体动力学和电磁场仿真，支持真正的多物理场仿真方法。SIMULIA 技术产品组合还包括用于流程集成、系统设计和优化的工具。

02、SIMULIA仿真分析功能

►►►流体和计算流体力学仿真分析

使用直接连接到设计几何图形的计算流体力学 (CFD) 的围绕和穿过实体和结构的稳态和瞬态内部和外部流（包括热传递）。流体专业包括使用计算流体力学技术的围绕和穿过实体和结构的稳态和瞬态内部和外部流。

主要优势：

（1）提供围绕和穿过零件、子装配体和完整装配体的计算流体力学 (CFD) 仿真，以验证设计、识别有利的设计备选方案以及通过虚拟测试降低风险和设计不确定性；

（2）所有仿真都使用强大的内置 Navier-Stokes 解算器进行可压缩和可压缩流仿真，包括热效应；

（3）角色包括仿真指南，可帮助临时用户高效地完成仿真任务；

（4）仿真直接在统一用户环境内，在来自 CATIA 或 SOLIDWORKS 的设计几何图形上执行；

►►►结构仿真分析

一套使用 ABAQUS FEA 的全面结构分析解决方案，用于指导设计决策并提高产品性能和质量。结构仿真包括使用适用于实体和结构的 Abaqus 的有限元分析 (FEA)，以为线性和非线性静态、热、动态和冲击效应建模。

真实仿真包括完整的材料行为（适用于金属、弹性体、复合材料和许多其他材料）、接触和冲击以及大型运动。包括断裂/故障分析，疲劳仿真和生命周期估计可使用 fe-safe 技术提供。

与 CATIA 和 SOLIDWORKS 中生成的 CAD 模型直接集成，可以高效地对从单个零件到完整装配体的各种情景进行建模和模拟，从而使仿真成为产品设计和工程流程的核心部分。

主要优势：

（1）使用 Abaqus 和 fe-safe 技术在各种负载条件下评估产品的结构性能；

（2）在直接链接到 CATIA 或 SOLIDWORKS 设计几何图形的直观界面中提供独特的建模和仿真设计工作流程；

（3）利用接触和其他非线性提供各种功能，从单个零部件的简单线性分析到整个装配体的完整仿真；

►►►电磁仿真分析

电磁仿真分析使工程师能够有效地研究零部件或整个系统的电磁特性。电磁 (EM) 系统带来了多种挑战，例如，非常宽的频率范围和非常精细的大型电气结构。专用解算器利用特定的数字技术实现快速准确的仿真。EM 仿真可在整个设计过程中应用。从构造概念到零部件的合成以满足规格，再到分析工作条件下的电磁性能：虚拟原型正在改变设计周期。

在加快产品上市速度和降低成本方面，EM 仿真软件带来了变革，它不仅影响了电子产品和通信这样的高科技行业，也影响了航空航天、国防、运输和生命科学领域。使用 EM 软件进行分析的范围从天线、传感器和芯片等单个零部件，到完整设备，包括飞机、智能手机和 MRI。

SIMULIA 产品组合中的联合设计将 EM 仿真集成到行业流程中，这加快了创建物理原型之前评估材料和产品性能、可靠性和安全性的过程。

►►►运动和多体动力学仿真分析

多体动力学是研究机械力应用下复杂机械系统运动的科学。多体动力学 (MBD) 仿真分析允许工程师研究和调查机械和机电系统的运动学和动力学运动，使他们能够生成和解算虚拟 3D 模型，以预测和可视化运动、耦合力和应力。

研究系统从开始到结束的整个流程 — 从初始概念到最终详细设计的整个设计周期都使用多体动力学。

通过多体动力学仿真，工程师可以：

（1）为快速设计更改做出明智决策，并研究子系统和完整系统；

（2）减少原型数量；

（3）避免代价高昂的最后一分钟更改；

（4）缩短上市时间；

凭借其高端技术， SIMULIA 多体动力学产品系列继承了 40 多年开发的 Simpack 技术，为所有 SIMULIA 应用程序提供动力。

►►►振动声学仿真分析

噪声和振动分析在几乎每个行业都变得越来越重要。由于政府环境立法、新的轻质材料和结构、可检测性、疲劳、消费者期望和竞争压力，降低噪音和振动的需求日益增加。

无论何种应用，都需要一种方法来表征作用于系统的复杂源(包括复杂的不稳定流源)，还需要一种方法来诊断和排列噪声在系统中的各种传播路径。此外，也需要精确的频率相关耗散和隔离模型，这种模型源于多孔弹性噪声控制处理和结构隔离器。

各种各样的行业应用可以用Wave6来模拟。Wave6提供了独特的分析方法用于在整个可听频率范围内有效和精确地模拟噪声和振动，这些方法被集成到单个通用引擎中，并由单个许可证控制。这能够在同一个模型中组合各种方法，并以其他软件包无法实现的方式有效地分析噪声和振动问题。

通过将Wave6集成到设计流程中，可以确保在设计阶段就将噪声和振动性能融入到产品中，从而降低在物理原型制作过程中发现昂贵的噪声和振动问题的风险。

机电协同设计是企业进行数字化转型过程中的必经之路，敬请期待下期精彩内容更新《电气工程师必用的电气软件，无缝集成电气和机械设计》，将为你揭秘SOLIDWORKS Electrical是怎么通过机械电气一体化协同设计、破除信息孤岛、及时发现问题，实现高效设计，协同创新，提升产品品质。

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撰稿：成都恒睿

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