一、产品概述

modeFRONTIER可以将数字技术、推理技术和设计探索技术有效融合，并把大量需要人工完成的工作由软件实现自动化处理，代替工程设计人员进行重复性的、易出错的数字处理和设计处理工作。modeFRONTIER具有强大的过程集成能力，能够将多学科代码集成并使流程自动化，提供实时监控和后处理功能，帮助数据分析。目前，modeFRONTIER软件已经在航空、航天、汽车、兵器、船舶、电子、动力、机械、教育研究等领域广泛应用。

利用modeFRONTIER软件的流程自动化及软件集成平台和多学科多目标优化两方面功能。

modeFRONTIER有以下方面的基本功能：

CAE流程自动化及软件集成平台

丰富的DOE分析工具

多学科多目标优化

稳健性分析

网格分布式计算功能

优化结果后处理分析功能CAP分析功能

CAE流程自动化及软件集成平台

Modefrontier能够集成几乎所有商用的CAE/CFD分析软件，也能集成用户自编程序。提供各种软件集成接口。并且拥有十几种软件的直接接口，能够自动解析第三方软件并驱动其自动运行。直接接口包括Pro/engineer、UG、Catia v5、Solidworks、AMESim、 LMS Virtual.Lab、GT-Suite、AVL，ANSA,、Ansys、Abaqus、Labview、Matlab/simulink、Excel等

丰富的DOE试验设计方法

modeFRONTIER有4大类DOE方法总计18种方法：

空间填充类：随机序列法、Sobol序列法、一致拉丁超立方法、交叉验证法；

统计设计类：全因子法、简因子法、面心立方法、Box-Behnken法、拉丁方法、Plackett BurmanBurman；

鲁棒性设计类：田口矩阵法、拉丁超立方-蒙特卡罗法；

优化设计类： Uniform Reducer、Dataset Reducer、D-Optimal；

丰富的优化算法

modeFRONTIER是一个非常强大的多目标优化工具，它包含目前最新、使用被最广泛的优化算法：

经典基于梯度的算法：B-BFGS、NLPQLP以及NBI-NLPQLP方法；

遗传算法：MOGA-II、NSGA-II以及ARMOGA方法、F-MOGA-II；

模拟退火算法（SA）：SA以及MOSA方法；

进化策略算法：Evolution Strategy、1P1-ES、DES及MMES方法；

基于RSM算法：FMOGA-II、以及FSIMPLEX方法；

其他算法：SIMPLEX、MOGT、 MACK、Levenberg-Marquardt算法、粒子群算法（PSO）、Lipschitz Sampling、MIPSQP。

稳健性分析

稳健设计是指因素状况发生微小变差(Δx)对因变量的不敏感性，由于工程设计问题复杂，方案评价本身就成了难题，使用质量管理中6-σ方法进行稳健设计是提高产品质量的一种有效的手段。

响应面分析（RSM）方法

modeFRONTIER有10种响应面分析方法，分别是用户自定义法、SVD法、K最近法、Parametric Surfaces、Kriging法、各向异性Kriging法、高斯法、神经网络法、径向基函数法（Radial Basis Functions）、Evolutionary Design。

决策支持工具

多准则决策（MCDM）是针对多个并相互冲突的目标找到一个可以被所有相关人员接受的最终妥协解决方案。帮助用户找到基于加权函数的最优结果。

强大的后处理

modeFRONTIER的后处理可以提供多种图表制作功能：

表单、History t历史图、Scatter t离散图；

Student t经验图；Correlation 3D t三维关系图；

Broken Constrains t违反约束图；

RSM图：查看关于响应面的信息；

多准则权衡图；

SOM图和ANOVA相关工具。

CAP计算机辅助分析功能通过明确设计变量和特征值间的关系，主要以不是抽取“哪个最优”，而是抽取“为什么最优”为目的，给予设计者理解现象的“提示”

网格计算功能 （GridManager）

支持网格计算功能，进行分布式计算，无需借助NQS（网络排队系统），可以实现两台或者更多计算机分布执行计算。

二、产品优势

1) 软件集成和优化能力及可靠性经过十年以上业界工程验证，达到通用商业化工程软件水平，在国内外工程行业中有广泛的应用。

2) 软件具有参与基于网格平台的优化科研项目，基于云计算的优化科研项目的项目经验和应用。

3) 支持32位和64位操作系统，具有与WINDOWS、Linux、 Unix操作系统兼容的统一的图形化界面，人-机接口操作方便、直观。

4) 提供多学科软件集成的平台各种商用CAD/CAE软件的直接接口，方便客户使用，包括Pro/Engineer、CATIA、SolidWorks ADAMS、ANSYS、ABAQUS、MATLAB/Simulink、AMESIM， MADYMO，ANSA、AVL AWS、Flowmaster、LMS Virtual lab等。

5) 除了直接接口以外，还提供几乎能够集成所有商用CAE/CFD软件，如PATRAN、HYPERMESH、NASTRAN、、Star-CD、GAMBIT、FLUENT、CFX、LS-DYNA、PAMCRASH、Depmorpher等。

6) 能集成用户自行开发的应用程序，包括C/C++、Visual Basic、Java、Fortran、jscript以及其他编程语言和脚本语言编写的程序。

7) 支持多层工作流嵌套，不同层级的流程间的数据传递，实现多学科耦合问题的优化。

8) 具备开放架构，支持在非图形界面下，以脚本和命令行的方式建立仿真工作流、以脚本和命令行的方式设置并运行实验设计方法、以脚本和命令行的方式设置并运行响应面方法、以脚本和命令行的方式设置并运行优化方法、以脚本和命令行的方式设置并运行可靠性和鲁棒性分析方法。

9) 工作流建立、实验设计、响应面模型、优化和可靠性鲁棒性分析等功能应向第三方软件开放，支持后台调用以上功能。

10) 具有完整的后处理功能，能方便地以图形化的方式和数据的方式，对试验设计、响应面、优化、可靠性和鲁棒性分析的计算结果和计算过程进行全面的分析处理。

11)包含丰富的多目标(4个目标函数以上）、多变量（8个以上）、多学科（3个学科）的优化算法，包括有全局优化算法和局部优化算法，并且包括的优化算法种类全面，适于各种不同计算领域，算法本身的精度要高

12) 具备强大的设计优化能力，提供经多年验证的企业级优化算法库，帮助解决各种优化问题。优化算法应包括多种单目标优化算法、多种多目标优化算法、梯度算法、遗传算法、提高优化速度的带响应面的优化算法、局部优化算法、全局优化算法、离散量优化算法、参数标定算法等。

13) 优化算法的参数设置直观、简洁，并有完整的帮助文档对各种算法及其参数设置进行解释。

14）软件提供丰富全面的数据后处理方法，提供各种数据统计工具，满足用户对优化结果进一步处理的要求：

Scatter t 离散图，可得到清晰的Pareto前沿曲线告诉用户优化是否成功

各种经验数据图，相关性图，可直观的告诉用户输入变量对输出变量的影响程度并显示各变量之间的相关系数的大小

多元折线图：包含输入和输出变量，每个设计点对应一条线，可过滤不想要的数据使得图表更清晰

多变量分析(multivariate analysis)工具利用多种方法对数据进行分析，从中得出不同变量对优化目标的贡献度及相互影响关系等等信息。

主成份分析

多维尺度分析

n统计分析工具

方差分析

Q-Q分析图、Box-Whiskers图等

AVOVA分析,显著性分析，置信区间分析

能够分析所有输入输出参数之间的敏感度关系，能以数值和图形化的方式，直观、准确地反映不同参数间的敏度大小，帮助用户对设计问题进行深入的了解分析。敏感度分析的工具应包括：相关性分析表、散点相关分析、列效应分析。

5) 实验设计、响应面模型、优化和可靠性鲁棒性分析的计算数据和结果要以通用格式，如文本格式、表格格式等保存，并对第三方软件开放。

16) 支持报告功能，可以将项目相关的工作流、参数设置、运算方法、运算结果等以报告的形式保存和输出。报告应支持常见文档格式，如RTF format格式、html格式、pdf格式等。

17) 能方便地导入外部数据（如试验数据等），具有DATA WIZARD功能，实现对导入的数据进行敏感度分析、建立相应面模型、进行基于实验数据响应面的优化分析。

18) 具有email接口，可以把计算状态和计算结果以email的形式自动发送给用户。

19)具有FTP,SFTP接口，可以从远程用户中提取文件，数据到本地优化程序中，并能把优化结果、文件传递给远程用户

20) 支持任意复杂度的工作流的自动运行，包括多层嵌套的工作流。

21) 支持以并行的方式执行工作流，能在LSF计算机集群下以并行方式运行。并行计算的规模最大应达到256个作业。

22) 提供对并行过程的管理功能。能控制并行计算的规模（即优化中同时运行的作业个数），能对并行计算过程中出现的问题进行自动再处理，保证并行计算过程的稳定性。

23）简单易用，采用图标化的流程组合形式，只需点击鼠标即可完成分析流程，提取优化结果。

24) 支持运行过程中的实时在线监控。在监控窗口中，可以实时地观察分析已经产生的计算结果，并可以随时终止、暂停或恢复计算。

25) 提供多层次任务管理功能，能将试验设计、响应面建立、优化、可靠性和鲁棒性分析等方法进行组合使用，解决实际问题。

26) 拥有完整的试验设计方法，具备强大的试验设计能力，应提供包括基于正交准则、基于随机均布准则、基于优化准则的各类设计方法，以最佳的方法探索设计空间。试验设计的方法应包括：全因子试验设计、部分因子试验设计、可调全因子实验设计、中心复合试验设计、拉丁超立方试验设计、田口法试验设计、Placket-Burman、Box-Behken试验设计、拉丁超立方等实验设计方法，和基于Uniform Reducer、D优化准则和Dataset Reducer的最优化实验设计方法。

28) 软件具备完整的响应面建模能力，能以不同的建模方法建立输入输出参数之间的近似数学模型，帮助用户更了解设计问题本身。建模方法应包括：任意阶数的泰勒多项式最小二乘建模法、任意阶数的用户定义多项式最小二乘建模法、基于神经网络建模方法、基于ShepardK-Nearst模型的建模方法、基于各向异性Kriging模型高斯法 、基于Krigin模型的插值建模方法、基于Radial Basis Function（RBF）的随机插值建模方法。

29) 支持图形化和定量的方法对模型质量进行判断的能力，确保模型的质量。并支持以2维、3维、等高图、ISO图等多种方式观察分析响应面模型。

软件应支持将响应面模型用于优化、可靠性鲁棒性计算的求解，以提高效率。在计算时，支持不同求解方式（响应面上求解和仿真工作流上求解）间的切换和不同求解方式在两者之间的分配，在缩短时间的同时保证计算精度。

30）提供考虑用户偏好的多准则权衡功能（MCDM)，引入经济学中的“不确定性决策”的概念，（MaxMin标准，MinMax标准，赫维茨的标准等）用以解决在优化结果之中（Pareto解集）之中评估和选择最符合决策者理想的方案，判断终给出最符合用户偏好的解，计算出各目标的权重。此MCDM的结果可以作为目标加入到优化流程中，得到“设计价值最大化的优化问题 ，从而可更准确更好的优化我们的问题

31）多准则权衡功能引入的判断效用函数应包含：线性效用函数，基于GA的效用函数，基于Hurwicz 准则、Savege 准则非线性效用函数。

32）鲁棒性设计需基于六sigma方法，利用蒙特卡洛、拉丁超立方等方法对设计空间取样计算，自动计算均值和方差，且可灵活定义为目标或约束实现基于可靠性和鲁棒性的最优化设计

33) 中优化目标函数和约束的求解，既可以通过调用仿真工作流来实现，也可以在响应面上进行求解。并支持在两种求解方式之间根据要求自动切换。

34) 软件具有完备的优化后处理功能，既能以图形化的方式，也能以数据的方式对优化的结果和过程进行观察分析。优化结果向第三方软件开放。

35) 能对设计指标的可靠性和鲁棒性进行评估以外，还支持将可靠性或鲁棒性指标作为优化过程中的目标函数或者约束条件来使用，。

36) 支持多种输入参数分布类型，如：正态分布、平均分布、三角分布、指数分布、对数分布、Beta分布、Gamma分布、Weibull分布、Erlang分布、Rayleigh分布、Gumbel分布和用户自定义分布等。

37）支持对输出参数分布密度函数的分析即PDF功能，得到各参数分布函数。

38) 具备完整的可靠性鲁棒性后处理功能，能对计算结果和过程进行统计分析。并且计算结果向第三方软件开放。

39) 所包含的各模块license支持本地调用和基于局域网络的浮动调用方式。

三、产品展示

四、适用范围

modeFRONTIER可以将数字技术、推理技术和设计探索技术有效融合，并把大量需要人工完成的工作由软件实现自动化处理，代替工程设计人员进行重复性的、易出错的数字处理和设计处理工作。modeFRONTIER具有强大的过程集成能力，能够将多学科代码集成并使流程自动化，提供实时监控和后处理功能，帮助数据分析。目前，modeFRONTIER软件已经在航空、航天、汽车、兵器、船舶、电子、动力、机械、教育研究等领域广泛应用。