Việc ứng dụng máy tính vào phát triển sản phẩm bắt đầu từ những năm 1950, khi các phần mềm đầu tiên được tạo ra nhằm thay thế bảng vẽ tay, thước đo góc và các công cụ thủ công khác. Quá trình tạo bản vẽ kỹ thuật 2D, gọi là drafting, dần được số hóa thông qua các phần mềm Computer-Aided Drafting (CAD). Theo thời gian, CAD phát triển mạnh mẽ, cho phép tạo ra các mô hình 3D dưới dạng khung dây (wireframe), bề mặt (surface), và cuối cùng là khối rắn (solid), giúp người dùng dễ dàng quan sát, tính toán và kiểm tra va chạm trong thiết kế.

Trước khi có máy tính, phân tích kỹ thuật chủ yếu dựa vào công thức tính tay hoặc dữ liệu thực nghiệm từ sách tra cứu, vốn không đủ linh hoạt cho các sản phẩm phức tạp. Cùng với sự phát triển của CAD, các công cụ mô phỏng như phân tích kết cấu, nhiệt, chất lỏng và cơ học cũng dần được tích hợp. Thay vì sử dụng công thức đóng, các mô hình số sẽ chia nhỏ hình học thành các phần tử (tetrahedra, brick), thiết lập ma trận và giải hệ phương trình theo điều kiện biên.

Khi các công cụ mô phỏng này tích hợp vào phần mềm thiết kế, khái niệm Computer-Aided Engineering (CAE) chính thức ra đời. Đối với các doanh nghiệp, CAE không chỉ hỗ trợ thiết kế mà còn cho phép doanh nghiệp mô phỏng, kiểm tra và tối ưu sản phẩm ngay từ giai đoạn ý tưởng, rút ngắn thời gian phát triển, giảm chi phí và nâng cao chất lượng kỹ thuật tổng thể

Giới thiệu chung về CAE

CAE là gì? (Computer-Aided Engineering)

Kỹ thuật hỗ trợ bằng máy tính – CAE (Computer-Aided Engineering) là việc sử dụng phần mềm chuyên dụng để mô phỏng, phân tích và cải thiện thiết kế kỹ thuật. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào việc chế tạo mẫu thử vật lý, CAE cho phép kỹ sư đánh giá hiệu suất của sản phẩm trong nhiều điều kiện hoạt động khác nhau ngay từ giai đoạn thiết kế. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể dự đoán rủi ro, tối ưu hóa thiết kế và rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm.

Phần mềm CAE

Phần mềm CAE (Computer-Aided Engineering) là công cụ mạnh mẽ ứng dụng các kỹ thuật tính toán tiên tiến nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình thiết kế kỹ thuật. Các nhà phát triển phần mềm CAE liên tục cải tiến công cụ và quy trình để đáp ứng các thách thức ngày càng phức tạp trong chu trình phát triển sản phẩm.

Phần mềm này hỗ trợ nhiều lĩnh vực chuyên môn như phân tích ứng suất, động học, cơ học vật liệu và tối ưu hóa thiết kế. Nhờ đó, kỹ sư có thể mô hình hóa, mô phỏng và kiểm chứng chính xác các sản phẩm cũng như công cụ sản xuất. Việc tích hợp phần mềm CAE vào quy trình thiết kế giúp cải thiện tính năng, độ bền và hiệu suất sản phẩm, đồng thời rút ngắn thời gian phát triển và giảm chi phí. CAE đặc biệt hữu ích trong các ngành như ô tô, hàng không, điện tử và chế tạo khi cho phép tối ưu hóa thiết kế ngay từ giai đoạn đầu, trước khi sản xuất nguyên mẫu vật lý.

Mối liên hệ giữa CAD và CAE

CAD (Computer-Aided Design) và CAE thường được tích hợp chặt chẽ trong quy trình phát triển sản phẩm. Trong khi CAD tập trung vào việc tạo mô hình hình học và thiết kế hình dạng của sản phẩm, thì CAE đóng vai trò phân tích, đánh giá và xác thực thiết kế đó dưới góc độ kỹ thuật.

Nói cách khác, CAD là nền tảng để tạo ra bản thiết kế, còn CAE giúp trả lời câu hỏi: Thiết kế này có hoạt động tốt không? Sự kết hợp giữa CAD và CAE tạo nên một quy trình thiết kế – phân tích khép kín, giúp tăng tốc đổi mới và giảm thiểu sai sót ngay từ giai đoạn đầu.

Vì sao CAE ngày càng quan trọng trong ngành kỹ thuật và sản xuất?

Trong bối cảnh yêu cầu về hiệu suất, độ bền và thời gian đưa sản phẩm ra thị trường ngày càng khắt khe, CAE trở thành một công cụ không thể thiếu đối với các doanh nghiệp kỹ thuật và sản xuất. Lý do:

• Tiết kiệm thời gian và chi phí: CAE giúp giảm đáng kể số lần cần làm mẫu vật lý, qua đó rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm.
• Tối ưu hóa thiết kế: Nhờ khả năng mô phỏng và phân tích chính xác, CAE hỗ trợ lựa chọn vật liệu, cấu trúc và phương án thiết kế tối ưu.
• Đảm bảo chất lượng và độ tin cậy: CAE cho phép kiểm tra khả năng chịu tải, dao động, nhiệt độ… để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu trước khi sản xuất thật.
• Thúc đẩy đổi mới: Các mô phỏng và phân tích nhanh chóng giúp nhóm R&D thử nghiệm nhiều ý tưởng thiết kế hơn trong thời gian ngắn.

Chính vì vậy, CAE ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như ô tô, hàng không, điện tử, cơ khí chính xác và thiết bị công nghiệp.

Các thành phần chính trong hệ thống CAE

Computer-Aided Engineering (CAE) là một hệ thống kỹ thuật số toàn diện, bao gồm nhiều phân nhánh mô phỏng khác nhau giúp doanh nghiệp đánh giá, kiểm tra và tối ưu hóa sản phẩm trong môi trường ảo. Dưới đây là các thành phần chính thường thấy trong hệ thống CAE hiện đại:

	Phân tích phần tử hữu hạn (FEA – Finite Element Analysis) FEA là quá trình mô hình hóa và mô phỏng sản phẩm hoặc tổ hợp chi tiết để đánh giá hiệu suất về kết cấu, nhiệt, điện từ hoặc âm học. Đây là ứng dụng thực tiễn của phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), cho phép chia nhỏ mô hình thành các phần tử nhỏ để giải quyết các bài toán kỹ thuật phức tạp với độ chính xác cao.
	Phân tích động lực học chất lỏng (CFD – Computational Fluid Dynamics) CFD mô phỏng chuyển động và tương tác của chất lỏng và khí dựa trên phương trình Navier-Stokes. Ứng dụng phổ biến trong thiết kế các thiết bị cơ khí, hệ thống làm mát, khí động học ô tô, hàng không và nhiều lĩnh vực yêu cầu tối ưu luồng chất lỏng.
	Phân tích động học – động lực học hệ đa vật thể (Multibody Dynamics) Dùng để tính toán lực phản ứng, mô-men xoắn và các thông số chuyển động trong các cơ cấu cơ khí phức tạp như càng hạ cánh, hệ thống treo, cơ cấu gập cánh máy bay hoặc các thiết bị văn phòng có nhiều bộ phận chuyển động.
	Mô phỏng đa vật lý (Multiphysics Simulation) Kết hợp nhiều hiện tượng vật lý như nhiệt, dòng chảy, kết cấu và điện từ vào một mô hình mô phỏng thống nhất. Mô phỏng đa vật lý đặc biệt hữu ích cho các sản phẩm công nghệ cao hoặc hệ thống tích hợp.
Tối ưu hóa thiết kế sản phẩm (Design Optimization) Dựa trên các kết quả mô phỏng, hệ thống CAE có thể tự động hóa quy trình tối ưu hóa thiết kế bằng cách điều chỉnh thông số, hình dạng hoặc vật liệu để đạt được hiệu suất tối ưu theo các tiêu chí định trước như trọng lượng, độ bền hoặc chi phí sản xuất.

Ứng dụng CAE trong doanh nghiệp

Hệ thống kỹ thuật hỗ trợ bằng máy tính (CAE) ngày càng đóng vai trò trung tâm trong quá trình phát triển sản phẩm, đặc biệt ở các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về độ chính xác kỹ thuật, hiệu suất và độ bền. Dưới đây là một số lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu:

Trong ngành cơ khí – chế tạo
CAE cho phép doanh nghiệp mô phỏng ứng suất, độ biến dạng, truyền nhiệt và chuyển động của các cơ cấu máy trước khi sản xuất. Điều này giúp phát hiện sớm các điểm yếu kết cấu, rút ngắn vòng đời phát triển sản phẩm và tối ưu hóa chi phí chế tạo.

Trong ngành ô tô – hàng không
CAE hỗ trợ thiết kế hệ thống truyền động, khí động học, hệ thống treo, càng hạ cánh và các bộ phận trọng yếu khác. Việc mô phỏng va chạm, phân tích lưu lượng gió, mô hình hóa đa vật lý… giúp nâng cao an toàn, giảm trọng lượng và tăng hiệu suất nhiên liệu.

Trong lĩnh vực thiết bị điện – điện tử
Mô phỏng truyền nhiệt, phân tích trường điện từ và tối ưu bố trí linh kiện là những ứng dụng phổ biến. CAE giúp kiểm tra độ tin cậy của thiết bị trong các điều kiện hoạt động khắc nghiệt mà không cần nguyên mẫu vật lý.

Trong thiết kế sản phẩm tiêu dùng
Từ đồ gia dụng đến thiết bị thể thao, CAE giúp đánh giá độ bền, cảm giác sử dụng và hiệu suất của sản phẩm ngay từ giai đoạn thiết kế. Qua đó, doanh nghiệp có thể cải tiến sản phẩm theo hướng tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

Trong lĩnh vực xây dựng – kết cấu
CAE được ứng dụng để mô phỏng ứng suất kết cấu, dòng nhiệt và luồng gió, từ đó tối ưu hóa thiết kế công trình, giảm rủi ro và đảm bảo an toàn cho công trình dân dụng và công nghiệp.

Lợi ích của CAE đối với doanh nghiệp

Giảm thời gian phát triển sản phẩm CAE cho phép mô phỏng và kiểm tra hiệu suất sản phẩm ngay từ giai đoạn thiết kế, giúp phát hiện và điều chỉnh sai sót sớm hơn. Nhờ đó, quy trình phát triển được rút ngắn, giảm đáng kể thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.	Tối ưu chi phí làm mẫu thử Việc xây dựng và kiểm tra nguyên mẫu vật lý tốn kém và mất thời gian. CAE giúp giảm số lượng mẫu thử cần thiết bằng cách dự đoán hành vi sản phẩm trong điều kiện thực tế, từ đó tiết kiệm chi phí phát triển tổng thể.	Cải thiện chất lượng và độ bền sản phẩm Thông qua các phân tích như ứng suất, nhiệt độ, động lực học, dòng chảy… doanh nghiệp có thể đánh giá toàn diện hiệu suất sản phẩm và đưa ra các điều chỉnh cần thiết nhằm tăng độ tin cậy, kéo dài tuổi thọ và nâng cao chất lượng.
Dự đoán và hạn chế lỗi thiết kế CAE cho phép xác định sớm các điểm yếu trong thiết kế trước khi sản xuất, giúp hạn chế rủi ro kỹ thuật, tránh các lỗi nghiêm trọng sau khi sản phẩm đã ra thị trường.	Nâng cao năng lực R&D và đổi mới sáng tạo Nhờ khả năng mô phỏng nhanh chóng nhiều phương án thiết kế, CAE mở ra cơ hội thử nghiệm và cải tiến không giới hạn, thúc đẩy khả năng sáng tạo và tăng hiệu quả cho các hoạt động nghiên cứu phát triển sản phẩm.

Các phần mềm thiết kế CAE phổ biến dành cho doanh nghiệp tại PACISOFT

Autodesk Fusion

   

Autodesk Fusion là nền tảng phần mềm dựa trên đám mây tích hợp CAD, CAM và CAE trong một môi trường duy nhất. Với các công cụ mô phỏng mạnh mẽ, phần mềm hỗ trợ phân tích ứng suất, nhiệt và dòng chảy chất lỏng, giúp đánh giá thiết kế toàn diện trước khi sản xuất.

Tính năng mô phỏng tĩnh của Fusion giúp phát hiện sớm các điểm yếu trong cấu trúc, từ đó tối ưu hóa thiết kế và giảm chi phí thử nghiệm thực tế. Điểm nổi bật của Autodesk Fusion là khả năng tích hợp liền mạch từ thiết kế đến sản xuất (cả gia công cộng và trừ), rút ngắn quy trình và hạn chế việc chuyển đổi dữ liệu giữa các phần mềm riêng lẻ

Một số phần mềm CAE nổi bật khác của Autodesk

Fusion Simulation Extension ối ưu thiết kế và hiệu suất chi tiết với khả năng giải mô phỏng không giới hạn trên nền tảng đám mây cho thiết kế tạo hình (generative design), phân tích FEA, làm mát điện tử, ép nhựa và nhiều hơn nữa.	Fusion Signal Integrity Extension tối ưu hiệu suất điện từ của thiết kế PCB bằng cách kiểm soát trở kháng của từng đường truyền tín hiệu quan trọng.	Phần mềm Inventor Nastran phân tích phần tử hữu hạn (FEA) tích hợp trong môi trường CAD.
Phần mềm Autodesk CFD mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) và phân tích chuyển động của vật rắn. Có hai phiên bản: CFD Premium và CFD Ultimate.	Moldflow là công cụ mô phỏng và thiết kế dành cho quá trình ép nhựa và ép nén khuôn nhựa.

ANSYS

ANSYS là phần mềm mô phỏng kỹ thuật hàng đầu thế giới, chuyên dùng để phân tích phần tử hữu hạn (FEA), động lực học chất lỏng (CFD), điện từ trường, âm học và nhiệt. Được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như ô tô, hàng không, năng lượng và điện tử, ANSYS giúp kỹ sư dự đoán hiệu suất sản phẩm trong điều kiện thực tế mà không cần thử nghiệm vật lý.

Phần mềm ANSYS nổi bật với khả năng mô phỏng đa vật lý (multiphysics), cho phép tích hợp nhiều dạng phân tích trong một mô hình duy nhất. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể tối ưu thiết kế, giảm thời gian phát triển và đảm bảo chất lượng sản phẩm ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu. Đây là công cụ lý tưởng cho các doanh nghiệp cần độ chính xác cao và quy trình R&D chuyên sâu.

Các tính năng nổi bật của ANSYS:

• Phân tích phần tử hữu hạn (FEA): Mô phỏng ứng suất, biến dạng, rung động và độ bền của kết cấu cơ khí.
• Mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD): Phân tích dòng chảy, truyền nhiệt, lực cản và hiệu suất nhiệt.
• Mô phỏng điện từ trường: Dành cho thiết kế và tối ưu hóa các sản phẩm điện tử, từ trường và sóng điện từ.
• Mô phỏng đa vật lý (Multiphysics): Kết hợp nhiều dạng mô phỏng như nhiệt – cấu trúc, dòng chảy – nhiệt để phản ánh thực tế chính xác hơn.
• Tối ưu hóa thiết kế: Tích hợp công cụ tối ưu hóa để tự động tìm ra thiết kế tối ưu về chi phí, hiệu suất và độ bền.
• Giao diện trực quan, tích hợp CAD: Dễ dàng nhập mô hình từ các phần mềm CAD như SolidWorks, NX, Inventor…
• Hỗ trợ tính toán hiệu năng cao (HPC): Cho phép xử lý mô phỏng phức tạp trên hệ thống máy tính mạnh hoặc điện toán đám mây.

Siemens NX CAE

Siemens NX CAE là module mô phỏng kỹ thuật tích hợp trong nền tảng Siemens NX, cung cấp các công cụ phân tích phần tử hữu hạn (FEA), động lực học (motion), phân tích nhiệt, dòng chảy chất lỏng (CFD) và tối ưu hóa thiết kế. Với giao diện đồng nhất trong môi trường CAD/CAE/CAM, NX CAE giúp kỹ sư thực hiện mô phỏng nhanh chóng, chính xác ngay từ giai đoạn đầu của thiết kế.

NX CAE đặc biệt phù hợp với các ngành công nghiệp có yêu cầu kỹ thuật cao như hàng không, ô tô, cơ khí chính xác và thiết bị công nghiệp. Phần mềm hỗ trợ tự động hóa quy trình phân tích, tích hợp quản lý vòng đời sản phẩm (PLM), cho phép kiểm tra, tối ưu và xác nhận thiết kế trong một quy trình thống nhất giúp rút ngắn thời gian phát triển, giảm chi phí làm mẫu vật lý và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm

Các tính năng nổi bật của Siemens NX CAE:

• Phân tích FEA, CFD và đa vật lý tích hợp
• Mô phỏng động học cơ cấu và hiệu suất hệ thống
• Tối ưu hóa thiết kế và vật liệu trong môi trường thực tế ảo
• Tự động hóa quy trình phân tích và báo cáo
• Tích hợp CAD/CAE liền mạch giúp rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm và giảm chi phí thử nghiệm

Phù hợp với các ngành công nghiệp đòi hỏi tính chính xác cao và quy trình phát triển sản phẩm khép kín như hàng không, ô tô, thiết bị y tế và chế tạo máy. Siemens NX CAE giúp doanh nghiệp nâng cao chất lượng sản phẩm, rút ngắn vòng đời phát triển và hỗ trợ ra quyết định kỹ thuật hiệu quả hơn.

SolidWorks Simulation

SolidWorks Simulation là phần mềm mô phỏng kỹ thuật dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn (FEA), tích hợp trực tiếp trong môi trường thiết kế SolidWorks CAD. Phần mềm cho phép kỹ sư kiểm tra độ bền, biến dạng, ứng suất, phân tích nhiệt, dao động và mỏi vật liệu ngay từ giai đoạn thiết kế, giúp tối ưu sản phẩm và giảm thiểu chi phí làm mẫu thử. Với các phiên bản từ Standard đến Premium, SolidWorks Simulation phù hợp cho cả nhu cầu phân tích cơ bản đến nâng cao, mang lại giải pháp mô phỏng hiệu quả cho ngành cơ khí, chế tạo và sản xuất.

Các tính năng nổi bật của SolidWorks Simulation:

• Phân tích ứng suất, biến dạng và độ bền
• Mô phỏng truyền nhiệt và dao động
• Phân tích động học và động lực học
• Kiểm tra độ mỏi và tuổi thọ sản phẩm
• Tích hợp liền mạch trong SolidWorks CAD
• Hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế và giảm chi phí thử nghiệm

Xem thêm các phần mềm CAE khác tại PACISOFT

Xem thêm các bài viết liên quan:

• Phần mềm thiết kế CAD là gì? Tối ưu thiết kế, giảm chi phí sản xuất – Liên hệ tư vấn giải pháp cho doanh nghiệp
• Tổng quan về phần mềm CAM trong gia công CNC: Hiệu quả, chính xác và tự động hóa

Liên hệ PACISOFT để nhận TƯ VẤN phần mềm CAE bản quyền phù hợp với doanh nghiệp của bạn nhất!

Với hơn 15 năm kinh nghiệm, PACISOFT là đối tác đáng tin cậy chuyên cung cấp giải pháp dịch vụ CNTT toàn diện cho doanh nghiệp thuộc mọi quy mô và ngành nghề. Chúng tôi cung cấp đầy đủ từ phần mềm bản quyền, phần cứng, đến các dịch vụ triển khai – bảo trì – quản trị hệ thống CNTT. PACISOFT không chỉ là nhà phân phối sản phẩm, mà còn là đơn vị triển khai và tư vấn giải pháp trọn gói, giúp doanh nghiệp lựa chọn phương án tối ưu, tiết kiệm chi phí và phù hợp với mô hình vận hành.

PACISOFT hiện kinh doanh hàng chục ngàn mặt hàng công nghệ phục vụ doanh nghiệp trong hơn 15 năm qua bao gồm máy tính PC/ Laptop/ máy chủ/ máy trạm/ thiết bị lưu trữ/ màn hình/ thiết bị mạng cùng hơn 10,000 loại phần mềm có bản quyền chính hãng đến từ 250 nhãn hiệu quốc tế hàng đầu. Ngoài ra, dịch vụ CNTT tại PACISOFT chuyên nghiệp cũng được nhiều khách hàng quan tâm và lựa chọn. Truy cập PACISOFT.com.vn hoặc PACISOFT.vn để tìm hiểu thêm!

» Xem lý do chọn PACISOFT
» Tại sao nên mua hàng tại PACISOFT

Để nhận báo giá hoặc mua phần mềm bản quyền hoặc tư vấn giải pháp, khách hàng có thể liên hệ với chuyên viên PACISOFT tại HN & TP.HCM để được tư vấn hoặc gửi yêu cầu về email sales@pacisoft.com.

• (024) 32 028 112 | (028) 36 229 885
• sales@pacisoft.com
• Chat với chuyên viên tư vấn Online
• Liên hệ tư vấn