成功案例丨AI 赋能智能热预测：依托降阶建模，实现孔探仪高效便捷安装

背景信息

在当今的工厂中，精准测温至关重要，尤其对于熔炉系统等专用设备而言更是如此。维持熔炉高效运行、延长连续运行时间并最大限度减少停机时间，是达成生产目标的关键。相应地，工厂熔炉系统中的热监测对于保障产品质量、提升工艺效率及整体安全具有核心意义。

本案例研究中，阿美特克公司（AMETEK Inc.）旗下业务板块 LAND® 与 Altair 携手合作，探索整合计算流体动力学（CFD）仿真解决方案的工作流程，以优化其孔探式热像仪的安装流程。LAND® 在工业红外测温领域深耕逾 75 年，始终位居全球领先地位。此次合作的核心目标是在保障客户设备及人员安全的前提下，进一步提升生产效率。

关于客户

LAND® 是全球领先的工业仪器供应商，提供高温计、热像仪等非接触式测温仪器，以及燃烧效率与环境排放监测设备。这些仪器广泛应用于钢铁、玻璃、烃加工工业（HPI）、发电等多个行业。LAND® 的业务覆盖全球市场，为终端用户及工程、采购与施工（EPC）公司提供支持，助力相关场所实现更安全、高效的运营。

面临的挑战

LAND® 的孔探式热像仪在熔炉安装过程中面临一个关键痛点：需验证客户现场现有的冷却流量是否足以避免孔探仪受损。该孔探仪需依赖气体吹扫与水冷系统协同工作，而冷却需求受多种因素影响 —— 从熔炉温度到耐火材料的质量与材质，这些变量导致精准预测保障设备正常运行、防止过热所需的流量变得极为复杂。

若冷却需求未得到满足，必须先升级冷却系统才能安装孔探仪。若抵达现场后才发现流量数据计算有误，将因前期测算偏差导致项目延误、突发故障排查，进而增加项目成本。因此，客户亟需一套可靠、简化的工作流程，无需投入成本维持专业分析师团队、昂贵软件及高性能硬件来构建和求解 CFD 模型，即可轻松操作管理。

Altair解决方案

孔探式热像仪的核心测温点为前透镜温度，LAND® 所有孔探式热像仪均在前透镜处配备热电偶，以确保透镜得到充分冷却，始终处于工作温度范围内。为此，LAND® 寻求 Altair 的支持，探索通过预测建模解决方案确定孔探仪热电偶温度，尤其希望借助 Altair romAI™，基于 CFD 模型生成 AI 驱动的预测结果，更精准地预判特定冷却条件下的温度变化。其核心目标是开发一款能够预测水冷式孔探仪热电偶温度的模型，提升预测精度。romAI™ 是 Altair Twin Activate® 平台内置的 AI 驱动工具，利用机器学习与物理数据，基于仿真和测试数据快速构建模型。LAND® 期望通过构建全新工作流程，提升尖端热电偶温度预测的效率与准确性，同时确保该流程易于推广和管理。

为实现这一目标，开发过程将易用性与可靠性置于优先地位：

1. 构建孔探仪冷却系统的详细 CFD 模型，并通过 12 个物理测试点进行验证，验证结果显示误差范围符合要求；
2. 利用该验证模型执行空间填充试验设计（DOE），生成涵盖流量参数与尖端温度关联关系的综合数据集 —— 共运行 512 次仿真，总耗时约 50-75 小时；
3. 为确保数据准确性，借助 Altair HyperStudy® 对数据集进行进一步评估与后处理，确认其可靠性；
4. 基于该验证数据集训练 romAI 模型，使其能够在广泛的流量与烟气温度组合场景下预测热电偶温度。

最终形成的解决方案兼具可靠性与易用性，无需用户具备专业的 CFD 知识储备。设计工程师仅需接受少量培训，即可在工作流程中熟练运用该模型，既提升了预测精度，又提高了开发效率。

项目成果

本解决方案的核心是 romAI 模型。经实际测试验证，该模型能在数秒内完成 12 个测试点的热电偶温度预测，准确率误差控制在 10% 以内。用户可通过基于Altair Twin Activate® 开发的定制化图形用户界面（GUI）FlowPro v1.0 操作该模型 ——Twin Activate® 作为功能强大且灵活的系统仿真与实时数字孪生部署平台，支持工程师在安装前预估系统需求，也让客户提前了解所需的公用设施配置，进而更精准地规划资本支出与运营成本。通过该模型，用户可基于外部烟气温度与冷却流量参数的不同组合，即时预测热电偶温度与出水温度。Twin Activate® 是一款开放灵活的解决方案，支持在产品生命周期的任一阶段进行全系统仿真与实时数字孪生部署。

通过这一全新工作流程，Altair 为 LAND® 打造了新型 CFD 预测模型，数秒内即可生成结果，无需额外配备专业工程师管理和操作模型。如今，该流程已简化至可由负责安装工作的设计人员直接操作，显著节省了时间与成本。

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关于 Altair 澳汰尔

Altair 是计算智能领域的全球领导者之一，在仿真、高性能计算 (HPC) 和人工智能等领域提供软件和云解决方案，服务于16000多家全球企业，应用行业包括汽车、消费电子、航空航天、能源、机车车辆、造船、国防军工、金融、零售等。

近期，Altair被全球工业软件领导者西门子收购，成为西门子数字化工业软件(Siemens Digital Industries Software)旗下成员，进一步巩固西门子在仿真和工业人工智能领域的全球领导者地位，其技术正与西门子Xcelerator解决方案进行深度整合。

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www.altair.com.cn