知名运动鞋生产商不懈追求出色性能，维持领先地位；在产品开发流程早期即执行仿真，为企业打造独特的优势

ASICS Case Study

二十五年，不懈追求CAE

ASICS Corporation运动科学研究所（ASICS）不仅在运动鞋类市场上倍受青睐，而且也是普通消费和跑鞋细分市场上的领导者。ASICS鞋类产品的盛誉主要归因于其出色的功能性，而这又可以直接归功于公司持续改进鞋类性能的不懈努力。

提高鞋类性能的一大主要因素，是计算机辅助工程（CAE）技术的积极应用。早在1987年左右，ASICS就开始对仿真予以极大的重视。25年来，ASICS的专业人员，包括CAE专家和其他工程师/研究人员，积极探索各种分析工具的应用。其中，性能增强效果最明显的，要属带Femap™ with NX™ Nastran®软件的应用。

公司的CAE小组，由ASICS运动科学研究所研究员和高级总经理Tsuyoshi Nishiwaki博士领头。自加入ASICS以来，Nishiwaki博士始终致力于在整个产品开发流程中贯穿实施和部署理想的CAE工具。在将精力完全投入鞋类产品开发流程之前，Nishiwaki博士曾从事过网球拍等运动用品的研究。Nishiwaki博士不仅拥有丰富的CAE软件应用经验，而且还亲自开发了一款数值模型，以体现复合材料的机械属性。

CAE作为决定开发方向的决策制定工具

根据经验，Nishiwaki博士留意到，CAE软件在很多领域都是优秀的决策制定工具，尤其是在决定开发方向方面。他举例指出，由于结合使用三维计算机辅助设计（CAD）和Femap with NX Nastran，ASICS已经减少了、并且还将继续减少每个项目的实体原型数量。他还指出，现在降低CO2排放不仅是ASICS全公司、而且也是所有制造企业的重要使命。通过在开发流程早期应用CAE，不仅大幅减少了制作实体原型的数量，同时也降低了CO2排放。“有效地利用CAE来决定产品的开发方向，帮助我们将一般开发项目的周转时间平均缩短了30-35%，”Nishiwaki博士说。

很多CAE用户主要专注于分析结果与试验结果的匹配度。据Nishiwaki说，就鞋类产品的设计而言，很少有完全一致的情况。要得出完全一致的结果，材料属性、约束条件和载荷等所有必要信息都必须是完整的已知条件，尤其是在设计运动鞋类产品的时候，因为需要将人体的特定身体状况纳入考虑，但此类信息通常极为多变，有时甚至完全不得而知。比方说，肌肉的弹性/僵硬度通常因个人精神状态改变而异。因此，即便只有一个条件未知，通常也就意味着无法获得高度精确的结果。

尽管如此，Nishiwaki博士再三强调使用CAE工具捕捉设计对鞋类性能的影响的重要性。他解释道，通过仿真可以获得有关鞋底设计的特别洞见，从而能在开发早期阶段就捕捉到重要的、有关整体性能的决策制定数据。Nishiwaki说，正是Femap with NX Nastran的这一功能，帮助ASICS将产品开发时间缩短了30-35%。

利用主观指标，提高客观性能

Nishiwaki博士刚开始从事运动鞋类开发工作时，很快便通过CAE解决了主观指标的使用问题。“虽然有不少生物力学方面的专家一直在研究人体动作与鞋子之间的关系，但其研究结果却未能被用来改善鞋类产品的开发流程，” Nishiwaki博士说。

为了对过去只能通过物理方法进行评估的性能指标进行量化，ASICS建立了8个功能域：缓冲、稳定、灵活、贴合、耐久、抓握、重量及通风。之后，ASICS又通过实验和假设，设定了每个域的指标。例如，为了设定缓冲特性的指标，ASICS假设这些特性与胫骨的加速密切相关。通过一系列实验，公司发现当鞋底吸收低频波时，鞋子的缓震特性更佳。然后，基于这一知识，ASICS着手通过CAE确定具体的缓冲指标。

“不管是面向专业的运动员，还是偶尔跑跑步的人，鞋类的设计流程是一样的，” Nishiwaki博士说。“事实上，普通的慢跑爱好者反而需要更好的性能特点。” Nishiwaki 博士指出，鞋子主要有两大功能：一是提高用户的表现；二是保护用户免于受伤。对于专业运动员而言，“保护”功能是次要的。虽然保护性能很重要，但专业运动员的头等目标是提高成绩。可是对于普通的慢跑爱好者或初初尝试体育运动的年轻人来说，损伤保护至为关键。而且，面向普通消费大众的运动鞋必须满足各种各样的要求，以使大多数消费者满意。

优越的分析功能+非凡的易用性=高效的产品开发

Nishiwaki博士指出，所有研发（R&D）专业人员都使用CAE工具，而不只限于分析专家，是实现高效产品开发的关键。但他又补充道，为了便于工程师使用，软件的易用性也至为重要，而这正是Femap with NX Nastran的脱颖之处：作为一款功能强大的分析工具，它非常易于操作，可以满足大范围用户的需求。

“Femap with NX Nastran非常易于使用，就连很少用或没有用过数值分析工具的工程师也可以用，” Nishiwaki博士说。“经过一两天的培训，工程师就能独立使用CAE了。即便工程师完完全全是个新手，丝毫没有CAE方面的经验，也可以通过从三维CAD软件中导入几何体，轻松地开始数值分析工作，使用自动网格划分功能创建网格，分析鞋底凹槽的理想深度，以及确定避震胶的位置。”

Nishiwaki博士指出，通常只有功能性较低的分析软件才有如此高的易用性，但Femap with NX Nastran却突破了常规。“完全没有任何收敛性问题；非线性分析的代码增强完全如我们所愿。该解决方案的功能甚至足以满足数值分析专家的合理使用要求，我们希望将来发布的版本能进一步提高此类应用。我们对于此软件高度平衡的功能性和实用性感到非常满意。Femap with NX Nastran帮助我们创建了一个非常高效的产品开发流程。至于以后如何进一步深化应用这一软件，维持竞争优势，完全取决于我们自己。”

事实上，ASICS的确正在推广Femap with NX Nastran的应用。目前，公司正在为其产品设计人员部署该软件。ASICS的鞋类产品性能超群；但Nishiwaki表示，出色的设计同样至关重要，尤其是面向广大消费者的跑鞋。“现实的情况是，一双鞋不管性能如何出色，如果其设计不具有很强的吸引力，其适销性也不会高，”他说。“为了开发同时满足设计和功能需求的鞋类产品，并保证优秀的质量，我们认为产品设计人员对分析工具的使用，对改进典范做法有着十分关键的作用。目前，我们正在为该领域部署Femap with NX Nastran。

分析软件促进沟通和市场营销

自部署Femap with NX Nastran以来，产品开发部门大大改善了其工程师与非工程师之间的有效沟通。甚至与消费者之间的沟通也大有改善。“不可思议……现在我们可以将数值分析和实验数据相结合，用于宣传推广的目的，这是非常宝贵的资产，” Nishiwaki博士说。“通过利用数值分析，我们可以用动画的形式演示开发流程。现在，就连对相关技术知之甚少的人也能理解我们的鞋类开发流程，这样一来，他们就能更好地了解我们ASICS品牌背后的科技和艺术。目前，这些资料已被用在与ASICS经销商及销售代表的销售会、乃至于面向广大消费者的公众研讨会上。”

易用性和足以满足数值分析专家的出色功能，是令Femap with NX Nastran脱颖而出的典型特性；也正是这些特性，帮助ASICS将CAE应用推广至众多开发领域和项目；而其实施结果，是为开发前端带来可观的效益，尤其是对非仿真专家的团队成员而言。