模擬工程面臨的挑戰
在當今高度競爭的市場中，設計和優化產品已經成為企業贏得市場份額的關鍵。ANSYS作為一家提供工程模擬工具和服務的公司，工具涵蓋有限元分析、流體力學分析、熱傳分析、電磁場分析、優化分析、多物理場仿真分析、系統仿真分析、材料仿真分析等多個領域。ANSYS的產品和服務在汽車、航空航天、醫療、能源、電子等行業得到廣泛應用。
然而，在競爭激烈且不斷變化的市場中，客戶對軟體的需求和期望變得越來越複雜和多樣化，這對工程模擬軟體的開發帶來了重大挑戰。例如，半導體業者使用ANSYS電磁模擬軟體進行先進封裝設計，天線業者則利用該軟體開發陣列天線，而系統業者則運用該軟體進行EMI/EMC研究。不同領域希望軟體能夠包含各自所需的功能，但這些功能可能僅適用於特定領域，對其他行業而言，可能並不需要。這需要軟體開發人員投入大量時間研究特定領域並開發相應功能，這不僅消耗大量資源，還可能導致軟體變得臃腫，進而影響其穩定性。
從使用者角度看，工程軟體無法及時滿足需求也是一個令人困擾的問題。例如，毫米波陣列天線的研發工程師需要在短時間內對模擬出來的電磁波場型進行大量波束資料計算以便產生提交給通訊協會的報告。這個功能對封裝模擬或EMI/EMC模擬並無幫助，但對天線工程師來說卻是極為重要。如果軟體未提供此功能，天線研發進度將受到嚴重影響，導致巨大損失。
讓業界專家加入模擬工程應用開發
對ANSYS與使用ANSYS工程軟體的使用者來說，隨著技術的深入與分化，這樣的難題會不斷的出現。這困境僅單純依靠ANSYS是難以獨立解決的，需要一個具有創新思維的作法來突破這些困境，ANSYS提出了一個大膽的創新作法：引入外部各領域的技術專家參與模擬工程應用軟體的開發。通過業界專家根據特定應用調整最適當的設置並重新打包使用介面，生成新的應用軟體。使用者只需要簡單輸入必要的參數就能得到可信賴且有用的結果，從而大大提高使用者的生產力。這個作法既能滿足不同專業領域的模擬需求，也能加速工程業的設計創新。
以手機為例，手機充當了一個平台的角色，提供了陀螺儀、螢幕、攝像頭、麥克風、擴音器、網路等硬體以及相應的API（應用程序接口，Application Programming Interface）。應用開發者可以在這個平台上開發各種APP，以滿足使用者多樣化的需求，例如地圖導航、短視頻錄製和社交媒體等。同樣地，ANSYS計畫搭建一個工程模擬平台，提供多樣模擬核心引擎，如電磁模擬、流體力學模擬、光學模擬、結構力學模擬等等，以及相應的API。在這個平台上，應用開發者可以根據不同領域的需求，開發出各種定制的應用軟體，滿足使用者的多元化需求。
這種類似於手機平台的策略，讓ANSYS可以專注於為各行業提供強大且靈活的核心功能，而業界專家和開發者則可以在此基礎上創建針對特定需求的應用軟體。如此一來，使用者能夠輕鬆地獲得適合自己需求的解決方案，提高工作效率，同時也滿足各個行業的特殊需求。這種模式有助於推動工程模擬軟體市場的創新與發展，為各行業提供更專業、更高效的解決方案，同時降低開發成本並提高靈活性。
以方才提到的毫米波陣列天線分析為例，業界專家可以利用ANSYS提供的API，開發出一個專門針對波束分析與報告生成的應用軟體。這個應用軟體可以通過API從ANSYS電磁模擬軟體獲取模擬得到的天線場型數據。接著，該應用軟體進行波束計算與優化，來使得天線性能達到最佳，同時輸出符合通訊協會規格要求的報告。這讓使用應用程式的天線工程師可以專注於天線設計，無須處理繁複的分析報告生成。
開發者社群應運而生
為此，ANSYS提出的方案是建立開發者社群，廣邀業界專家加入應用的開發，希望能利用他們的知識、數據和經驗結合ANSYS的模擬軟體，開發出針對特定問題的定制化解決方案。具體做法是開放ANSYS軟體的接口PyANSYS並成立ANSYS Developer入口網站。
應用開發者可以是業界專家、學術界研究人員或對工程模擬有濃厚興趣的個人。通過軟體開放接口和ANSYS開發者社群提供的豐富資源，開發者可以高效地開發出各種定制化的應用。開發者可以向使用應用的企業收取費用，這成為開發者獲利的一種方式。領域專家可以通過開發解決方案獲得報酬，企業使用這些應用可以提高生產效率和產品質量，ANSYS則可以服務更多使用者，擴大應用範圍。如此一來，企業、開發者和ANSYS三方都可以從中獲利。
另一種使用場景是公司內部資深的模擬工程師能夠將日常的模擬工作包裝成不同的網頁應用，這樣部門內的工程師可以透過瀏覽器上傳設計檔案到遠端伺服器，由PyANSYS程式自動完成設置、執行模擬並輸出報告。這樣的做法不僅可以解決模擬人才短缺的問題，也可以大幅提高部門內的生產力，減少繁瑣的手動操作，並節省大量的時間和成本。
過去，模擬軟體的使用通常需要高度專業的技能和知識，這限制了大多數使用者的使用。應用的出現將可以讓更多的不懂模擬技巧的使用者也能夠輕鬆地進行工程仿真。這種民主化的應用方式，使得工程仿真和設計不再是高門檻的專業領域，而是變得更加容易和普及化。
PyANSYS 及 ANSYS Developer入口網站
實際上軟體應用開發並非易事。即便是基本的工作，如調用材料資料庫、調整機構設置、設定模擬條件、輸出模擬結果、生成報表，都需要開發者具備相應的編程技能。為了降低開發難度，ANSYS提供了簡潔的API，讓開發者更高效地編寫代碼；同時提供了開發者入口，方便開發者與ANSYS專家進行技術討論；此外，ANSYS還開設了工作坊，由經驗豐富的講師手把手教授應用開發技巧。通過這些資源和工具，開發者可以更輕鬆地開發出定制化的應用。
圖1:PyANSYS開源項目頁面
PyANSYS是一個基於Python的開源軟體包，提供了ANSYS各個產品的API，讓開發者可以使用Python豐富的生態系，開發出各種應用。Python是一個易於學習和使用的程式語言，擁有龐大的社群和強大的科學計算庫，如NumPy、SciPy、Matplotlib等等，使得開發者能夠輕鬆地進行數據處理和視覺化，從而開發出更加複雜和高效的應用。PyANSYS的出現，使得工程仿真的應用開發更加容易，同時也提高了開發者的生產力和效率。
ANSYS Developer 入口網站提供了開發者所需的各種資源，包括API文檔、代碼範例、示例文件等等。開發者可以在ANSYS Developer 入口網站中找到所需的資源，並學習如何使用ANSYS平台進行開發。開發者可以通過ANSYSDeveloper 入口網站了解ANSYS平台的不同產品和功能，學習如何使用ANSYS的API，開發出符合客戶需求的應用。
此外，ANSYS Developer 入口網站還提供了一個交流論壇，讓開發者可以在這裡與ANSYS專家其他開發者交流和分享應用開發經驗，提高開發的效率和質量。
圖2:ANSYS Developer入口網站
為了讓更多的開發者和用戶能夠更深入地了解開發者平台的應用和技術，ANSYS也開始在台灣展開應用開發相關的教育訓練和技術推廣活動。這些活動旨在向開發者普及PyANSYS編程及應用開發等相關技能，幫助開發者掌握更多的編程和模擬應用設計技巧。
結語
ANSYS開發者社群將繼續致力於為開發者提供更加豐富和優質的資源和工具，以滿足工業領域不斷增長的工程仿真和設計需求。隨著科技的不斷進步和發展，ANSYS開發者社群將繼續通過不斷創新和改進，為工業領域的發展注入新的活力和動力。在此，我們也希望通過與開發者和用戶的緊密合作，實現共贏，共同推動工業領域的快速發展和進步。
