三、云端计算发展 一般认为云端计算按服务类型来分，可包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS），如图2。其中SaaS 全名是Software-as-a-service，是随着因特网技术的发展和应用软件的成熟，而在21 世纪开始兴起的一种完全创新的软件应用模式。本文要探讨之CAE 模流分析云端服务即是SaaS 服务。SaaS 是一种软件服务的传递方式，使用者只需要向厂商订购该服务，不需要布署信息系统，也不需要支付传统软件买断授权金，而是依当下实际需求与使用资源来计费，就能使用该软件的服务。举Google 为例，它提供免费的电子邮件服务给大众使用外，还针对企业推出服务层级协议（SLA）较高的付费网络邮件服务，企业不需要另外采购应用电子邮件的软件和硬设备，只要订购Google 的Gmail 服务，就能取代自建的电子邮件系统。 而SaaS 最早应用实现的是salesforce 公司提出的商业模式并运用于CRM 行业。它是一种通过因特网提供软件服务的模式，厂商将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己实际需求，通过因特网向厂商订购所需的应用软件服务，按订购的服务量和时间长短向厂商支付费用，并通过因特网获得厂商提供的服务。用户不用再购买软件，而改用向提供商租用基于Web 的软件，来管理企业经营活动，且无需对软件进行维护，服务提供商会全权管理和维护软件，软件厂商在向客户提供因特网应用的同时，也提供软件的脱机操作和本地数据存储，让用户随时随地都可以使用其订购的软件和服务。对于许多小型企业来说，SaaS 是采用先进技术的最好途径，它降低了企业购买、构建和维护基础设施和应用程序的需要。 另外，云端计算若按服务方式来分，则可分成私有云(Private cloud)、公有云(Public cloud)与混合云(Hybrid cloud)，如图3 所示。私有云为企业内专属使用的云，又称之为内部云端（InternalCloud），可选择建置在自己企业内的数据中心或是委外托管，通常可提供企业较为客制与安全的使用环境，但相对的，其建置成本则较高。公有云通常指第三方提供企业能够使用的云，又称为外部云端（External Cloud），一般可通过因特网使用，成本较低廉甚至可能免费。所谓混合云，意指企业同时拥有公共与私有两种型态云端而言。当然在建置步骤上会先从私有云端开始，待一切运作稳定后再对外开放，企业不但可提升内部IT 使用效率，也可藉由对外的公共云端服务获利。 四、CAE 模流分析概述 过去的塑料射出加工制程从产品的设计到商业量产过程中，试模及修模工作所花费的时间，往往是生产时程控制上的瓶颈。如果产品设计具有先天的缺陷，通常会造成成型加工条件范围狭窄，现场生产时很难找到适当的成型条件，这类问题也很难藉由模具修改来解决。若问题可归咎于产品设计不良，其后的各方意见讨论、产品或模具的修改，可以说是旷日废时、所费不赀，甚至整套模具报废重开者也比比皆是。有鉴于上述的状况，CAE 模流分析软件所扮演之角色即利用模拟分析技术，协助业者于实际开模之前，于计算机中进行设计分析与验证，事先找出潜在问题与解决方案，以帮助缩短模具开发、试误的过程。 CAE 模流分析技术的演进大致上可分为三个世代，每一代技术的更迭演进都使得模流预测的正确性及便利性更上一层楼。第一代的模流分析技术始于1970 年代中期，由于受限于计算机的运算能力与容量，采用二维平面展开的方式，将流道系统与模穴以人工或半自动方式展开，计算不同流动路径的流量与压力降的关系，以预测塑料在模穴内的流动行为，一般又称为Layflat 法。此法最大的限制就是使用者必须先行猜想塑料流动的可能路径，才能进行模流分析，因此误差偏高，而且人工操作繁杂，目前已不再有人使用。第二代的模流分析技术出现于1980 年左右，一般通称为「中间面(midplane)」或2.5D 模流分析技术。首先将三维的CAD 模型简化，以薄壳模型搭配产品厚度代表原始CAD 模型，杆状元素搭配直径代表流道系统，再透过适当的理论假设简化，运用有限元素法(Finite elementmethod)混合有限差分法(Finite difference method)进行模拟计算。基于其方便准确的优点，因此这项技术目前仍广泛在工业界使用，特别对于大型件或流动长度(L)大于厚度(H)数倍以上的塑件，2.5D 分析技术具有分析快速、设计变更简便、准确性高的优点。然而，对于厚薄变化复杂的结构件、光学零件或是流动长度与厚度相近的塑件，2.5D 分析技术便常常因为模型简化过程中改变产品结构刚性，导致流动行为预测失真，甚至翘曲变形预测的误差。2.5D 技术后续也曾经衍生出所谓的双面流技术(Dual-domain technology)，虽然提升了2.5D 模型制备的便利性，但其正确性却仍受限于2.5D 技术的先天理论限制。 第三代的模流分析技术则将2.5D 的理论假设完全解放，将x、y、z 三个方向上之流动阻力、热传导、热对流…等各种效应完全纳入分析，成为全新的3D 实体分析架构，也是目前的主流技术。由于三个维度上的各种物理量变化均无须简化，可完整纳入计算，因此不必担心分析模型的适用性问题，可应用于各类厚件、薄件、厚薄变化明显的塑件，例如链接器、光学镜片、塑料齿轮、手机零件…等。商用模流分析软件Moldex3D即为此技术之代表。 虽然最新三维模流分析可提供高准确度的分析结果，但三维计算的网格数目常常超过百万，甚至可能接近千万，加上速度分量、温度、压力…等各种变量，因此，所需的计算机内存及计算时间都远非传统2.5D 计算所能比拟。在计算机硬件速度及计算方法的进步幅度有限的情形下，多CPU(Symmetric multiprocessing)或是计算机丛集(Computer cluster)的平行运算成为最可行的解决方案。而商用模流分析软件中，Moldex3D率先支持多计算机多核心计算架构，以高效率的平行化计算核心，可完整进行充填、保压、冷却、翘曲、玻纤排向、反应射出…等计算，大幅提升计算速度。
图2、云端计算服务类别示意图
图3、云端计算服务方式示意图 |
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