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虚拟的系统仿真和分析使产品团队可利用模型进行系统的优化设计，评估范围更广的设计方案，减少对物理原型的依赖，减少后期返工的时间和成本损失。通过将PLM与建模和仿真环境相结合，能够实现主系统和分系统多学科协同仿真，可以帮助用户解决从产品概念设计、方案设计到详细的需求设计，如机构设计与动力学分析、控制/传动/电动机驱动等机电系统设计、机电一体化分析、结构有限元分析、振动噪声分析、疲劳耐久性分析、结构优化、模态分析、模型修正、多学科优化等问题，使企业在虚拟世界中及早地进行产品验证，帮助企业监视系统的性能，评估权衡选项。如图3-6所示。
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通过PLM可以集成多种仿真工具，如集成MathWorks公司的Matlab/Simulink（主流的多领域仿真和基于模型的设计工具），Maplesoft公司的MapleSim（主流的多领域建模和仿真工具），西门子工业软件的NX等。集成的重点在于通过PLM管理仿真工具的模型，当模型变更时，或者模型在多个产品或配置中被引用时，用户可以快速而准确地找到模型的正确版本进行设计验证。
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图3-6 系统仿真和分析
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在PLM中企业可以定义量化的系统性能指标，如重量、成本、功率、时间等。同时基于PLM与微软Office的Excel的Live Integration，用户可以在其熟悉的Excel电子表格中进行数据的编辑、操纵和卷积计算，为整个团队提供统一的性能指标视图，实现性能指标与系统架构的关联。企业可以及时地评估需求的变更对系统指标的影响，对权衡选项进行评估分析，保持系统与性能目标的匹配。
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5.虚拟试验
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虚拟振动试验涉及有限元建模、系统级NVH、多体动力学、控制与电磁系统仿真、刚柔耦合分析、机电一体化分析、试验相关性分析与模型修正、多学科优化等，并且需要将这些学科结合起来，是一个典型的多学科综合仿真问题，因此虚拟振动试验的软件实施环境应该是能够涵盖这些学科的系统级平台。多学科系统级平台的优点是一方面能够在一个平台中解决所有问题，并且能够进行多学科综合仿真；另一方面能够避免多学科综合过程中复杂的数据传递和转换，最大限度地避免数据和精度损失。
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虚拟振动试验系统的构建有两种方式，一种是基于线性有限元方法的开环虚拟振动试验系统建模，主要是进行系统级振动分析；另一种是基于多体动力学和机电联合仿真的闭环虚拟振动试验系统建模，主要是进行机电耦合分析和刚柔耦合分析。两种方法可以结合起来，互为补充，应用在不同的场合下。
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基于线性有限元方法的开环虚拟振动试验系统框架如图3-7所示，振动台和试件的模型都是有限元模型，其本质是复杂有限元装配模型的强迫振动响应分析，从图中可以看出各模块在线性有限元方法中所起的作用。
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机电联合分析方法的系统框架如图3-8所示，此方法涉及运动、结构、相关性和控制、电磁等软件模块支持。
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为了实现真实完整的闭环控制，振动台机械部分采用多体动力学方法建立模型。如使用西门子公司的AMESim模块可以使振动控制器和电磁助动部分均基于AMESim控制、电磁库以及液压库建立，通过AMESim与虚拟仿真的无缝集成接口，将振动控制和电磁部分与振动台实现闭环（见图3-9）。
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图3-7 基于线性有限元方法的开环虚拟振动试验系统
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图3-8 机电联合仿真的虚拟振动试验系统
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图3-9 闭环控制的虚拟振动试验系统示意图
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005733]
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 3.3 价值定位
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基于模型的系统工程为基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的维护等MBE企业的关键活动提供了统一的协调接口，是MBE企业研究和应用实践中的重要组成部分。集成、结构化和闭环的一体化环境可为复杂产品的研制提供一个独特的模型驱动的系统工程工作环境。在早期的概念设计阶段，可以通过模型对需求本身进行建模，对需求进行细化，把需求分解到各个部件的性能指标上去；在详细设计阶段，通过相应的测试解决方案，测试物理样机是不是满足需求。在产品开发的“V”形体系中，对每一个阶段均提供相应的验证：需求的验证、架构的验证、产品性能的验证、物理样机的验证等。基于模型可以尽早通过模拟分析发现大量不合理的设计方案；同时模型还为各方提供了一个公共通用的、无二义性的设计信息交流工具，这一点对复杂产品异地分布的系统设计尤其具有重要意义。
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