“消费者通常都会发现，每件由p&g生产的包装零售货物比较便宜，但是消费者很难了解到，为了使这些产品保持较低的价格，p&g要采用很复杂的技术来进行开发、生产。”

――procter &gamble副主管tom lange

成功背后的技术支持

procter &gamble使用cae 工具和sgi超级计算机确保了公司产品和生产系统的不断创新，使产品更适合市场，并为公司带来更大的经济效益。

公司面临的挑战：

● 生产满足市场需要、高效的产品，为公司盈利

● 在大范围内寻找能够满足消费者需求的具有创新性的解决方案

sgi的解决方案：

● 使用cae工具和sgi超级计算机在虚拟状态下创建和测试产品及生产机器的原型

所取得的成果:

● 为公司节约成百万的研发成本，缩短产品及生产系统的开发时间从几个月到几年不等

● 为产品和生产系统设计创新提供了更多的机会

procter & gamble (p&g)是一家拥有165年悠久历史的制造业巨人，公司的包装零售货物每年收入达400亿美元，并且公司斥巨资在产品的研究和开发上，每年将近有16亿美元的经费，这在包装零售货物消费品业界是绝无仅有的。p&g的产品包括近300种享誉全球的知名品牌，例如，ivory香皂、pringles、charmin、 tide、 downy、crest、mr.clean、pampers等。每年，全球160多个国家50亿家庭消费者都在使用p&g的产品。但是为什么p&g要在设计生产象牙膏、手纸这种极简单、极普通的日用消费品的过程中使用超级计算机呢？答案是很复杂的。技术公司依靠创新得以发展壮大，在大众的心目中，p&g是一家生产日常消费品的包装零售货物制造商，但是从根本上来讲，该公司是一家依靠技术创新不断发展壮大的技术性公司。p&g持有28000项专利，并且每天都有超过一项专利获得批准。

tom lange是p&g有25年从业经验的老资格成员，他现在负责公司计算机辅助工程（cae）技术，确保公司采取的一些改革措施紧跟时代潮流。tom lange在p&g公司有多个头衔。他既是建模模拟和联合工程分析的副主管，同时又是p&g可靠工程首席技术专家，还是计算机辅助工程的负责人。

lange说：“不断创新是我们持续进步的活力源泉。我们在开发新产品时有一个很简单的准则——该产品必须具有很高的适应性，无论人们把它放到身上、拿在手中或者是该产品被放到车间的地板上。该产品必须能够发挥它的功效，也就是说，它必须完成人们期望它完成的工作。最后，该产品必须有经济效益——我们快速把产品推向市场，为客户节约成本，同时产品必须为公司带来盈利。”

公司使用一套拥有128个cpu、128gb存储器的新式sgi origin 3800系统，帮助lange和他的设计、工程、研究团队实现他们具有创新性的想法。使用sgi的超级计算机，p&g可以在一个虚拟的状态下生成。并且测试产品原型和生产这些产品的机器原型，从而减少了建造实际物理原型的麻烦。p&g还可以使用sgi的超级计算机对产品生产线的改动所带来的影响进行研究，而无须建立一个实际的设备。和实际的物理原型比起来，使用虚拟状态下的原型可以极大地节约成本、缩短测试纠错时间。

p&g全球各地的分析师们主要用origin 3800系统进行建模和模拟工程。这些分析师们还同时使用他们一开始就在使用的silicon graphics onyx2 系统。

公司面临的挑战

cae作为一种工具最早出现在国防应用领域，随后进入航空领域（包括军用和商用），再后来进入耐用消费品市场(汽车、农业机械)。lange说：“cae在这些领域的应用可谓无处不在。我的任务就是把cae的应用引入到p&g日常消费包装零售货物以及生产这些货物的机器中来。”

lange和p&g公司在使用cae开发日常消费包装零售货物时面临不小的挑战。按照lange的说法：“消费者通常都会发现每件由p&g生产的包装零售货物相对来说比较便宜，但是消费者很难了解到，为了使这些产品保持较低的价格，p&g要采用很复杂的技术来进行开发、生产。”

对于日常消费包装零售货物，每件产品的造价和生产该产品所投入的复杂科技成本之间有着微妙的关系。lange指出：“charmin浴室薄纸是一个很好的例子。charmin特性极好，所以消费者都愿意购买它，但产品价格低廉也是一个很重要的因素。产品价格必须非常低，这样才能吸引消费者。但是，用于生产charmin的机器一台造价动辄好几百万美元。如果考虑所使用机器的复杂性，用于运行每台机器的计算机代码的行数，用于建造机器、操作机器的固定和可移动部件的数目，其中涉及到的技术复杂程度赶得上当今制造比较先进的商用飞行器的复杂程度。”

看一看p&g在市场上所拥有的品牌的数目，就很容易理解无论是新的还是老的品牌，要对产品进行技术创新，所需要的成本都会呈指数级增长。lange补充说：“p&g的创新从cae中获益不少。但因为我们生产的每一种产品都有自己独特的地方，所以在产品的设计和开发过程中，并没有一个一成不变的应用cae的方法。”

推动p&g创新的两个因素

事实上有两个因素不断推动p&g的创新活动。第一个因素出现在消费者决定是否购买p&g的产品的时候，这个时候价格往往起到很重要的作用。如果产品定价不当，或者是不能给消费者带来预期的价值，他们通常都是不会购买这种产品的。所以，产品所用的原材料以及生产这种产品的工艺成本对第一个因素来说有着至关重要的。cae技术在p&g挑选适合产品的原材料的评估过程以及开发制造系统过程中扮演着重要角色，使得公司生产的产品，消费者能够承担得起。cae技术有助于确保产品在不小心摔落的时候产品包装不至于破裂或者被压碎，还可以确保粘性流体方便地从容器中流出，每种类型产品的盖子不至于出现泄漏问题。

第二个因素出现在消费者打开产品包装，并且真正开始使用产品的时候。无论该产品是洗涤用的清洁剂，还是可任意使用的婴儿尿布，或者是装快餐的容器，这件产品必须信守承诺，能够提供给消费者必要的功能。cae再次发挥重要作用，帮助p&g决策自己的产品在消费者实际使用过程中如何发挥优良性能。

“我们现在使用sgi的超级计算机帮助我们开发虚拟原型，代替了从前产品和生产系统都需要实际物理原型的情况。这些虚拟原型既省时又节约成本，使用这些虚拟原型，p&g可以在实际生产一种产品之前，有效地选择那些‘适应性强、效率高、能为公司带来效益’的元件。虚拟原型为我们提供了应对各种不同情况的机会，我们可以按照各种方式测试我们的产品，以便决定下一步该采取什么行动。”

――procter &gamble副主管tom lange

数字化开发为实际生产制造提供强大保障

如果包装零售货物的开发只在实际的环境中进行，不仅成本太高，通常情况下还会扼杀许多产品的创新性。无论是包装零售货物公司还是其它公司，没有一家公司会把自己未经严格测试的产品直接摆在消费者面前。在未采用cae技术之前，一个新产品推向市场往往要经过好几年的测试和修正。

为了避免对现实产品进行开发测试所带来的耗时间、耗资金问题，p&g积极采用了数字化开发的方法，为实际的产品开发提供强有力保障。lange说：“我们现在使用sgi的超级计算机帮助我们开发虚拟原型，代替了从前产品和生产系统都需要实际物理原型的情况。这些虚拟原型既省时又节约成本，使用这些虚拟原型，p&g可以在实际生产一种产品之前，有效地选择那些‘适应性强、效率高、能为公司带来效益’的元件。虚拟原型为我们提供了应对各种不同情况的机会，我们可以按照各种方式测试我们的产品，以便决定下一步该采取什么行动。”

尽管采用虚拟原型的好处十分明显，lange又迅速补充说道：“p&g还将继续在产品开发的后期制造实际的物理原型出来。实际的物理原型对于消费者的意义，有虚拟原型不可取代之处。”

更低风险 更多创新

消费者的喜好总是改变得很快，考虑到制造成本，制造商一般很难跟得上消费者爱好改变的速度。p&g使用cae技术和sgi公司的超级计算机，多方寻求无须投入太多资金用于基础设施建设，同时，又能够满足消费者需求的具有创新性的解决方案，有效地缩小了这两者之间速度的差距。lange认为使用cae技术和超级计算机进行建模和模拟开发，带来的最大的好处就是压缩了产品开发成本的同时，增加了产品的创新性。“我们有记入文档的实际案例，因为采用了cae技术和sgi的超级计算机，p&g在产品开发以及生产产品的机器开发过程中，节省了几百万美元，缩短开发周期从几个月到几年不等。”

cae工具

p&g使用的许多cae工具都是比较成熟的商业应用程序，其中包括livermore软件技术公司(www.lstc.com)用于结构分析和撞击模拟的ls-dyna软件；hibbitt,karlsson & sorensen, inc. (www.hks.com) 公司用于压力、热传导等类型机械、结构性能工程分析工具baqus；fluent inc.(www.fluent.com)公司用于评估产品设计的计算流体力学工具fluent。

公司使用的应用程序有一部分来自于国家实验室。这是因为日常消费包装零售货物通常都不是用金属制造的，所以和铝制或者钢制的产品在力学性能上有不同的表现。lange指出，象洗发香波、牙膏、皮肤清洗液、洗涤剂这样的产品，通常都表现得具有粘性、比较复杂，不是一般的流体。他说：“这些都是非线性材料，在我们的生活中随处可见。我们需要了解这些产品的性能。这些产品遇冷或遇热会怎么样？它们很容易从容器中流出来吗？它们会不会改变和它们接触的表面？”

日常消费包装零售货物通常都有比较复杂的几何形状。它们的设计符合人类环境工程学，人们怎样使用这些产品对p&g采取相应的革新措施很重要，p&g很关心客户手中的产品表现出来的性能。建模和模拟工具还帮助p&g估计人们喜好的易变性将会如何影响产品的性能。

和国防工业、重工业、耐用消费品制造业比起来，日常消费的包装零售货物业使用商业cae应用程序的时间不算很长，所以一些商业cae应用提供商对该产业并没有表现出太多的兴趣。lange说：“出现这种情况的主要原因，我认为是在最开始的时候，包装零售货物制造商使用cae工具带来的商业利益不能很明显地表现出来。对于汽车制造业和汽车制造商，很可能一个简单的改动就为每辆汽车节约数千美元的设计开发成本，这是很明显的改变，软件开发者当然愿意为他们服务，制造商们也乐意接受软件开发者提供的服务。但如果你对某个制造商说，使用某种开发方法可以使24美分一个的塑料瓶盖更容易被大众接受，你可能会得到完全不同的反应。他们可能会问你，‘你为什么要关心这个？’我们之所以关心这一点，是因为p&g通常一次性会生产5亿个这样的产品，如果每个瓶盖能节约1美分，这也会是一笔巨大的数目。”

今后，p&g将会和软件开发商密切合作，积极使用能够满足日常消费包装零售货物在设计和制造过程中固有物理特性和几何复杂度的应用程序。

投资超级计算

为了处理复杂建模和模拟问题，p&g使用cae工具和超级计算机技术，新技术的采用为公司节约成本和时间带来了可观的效益。cae不仅仅局限于研究工具，同时也是生产过程所需的一种强大工具。由sgi超级计算机处理的公司计算工作负载性能也在不断持续增强。24小时运转的超级计算机是一套标准系统，系统峰值利用率有时高达80％。

p&g公司之所以选择sgi的超级计算机来改进公司产品和产品生产系统的设计，原因是多方面的。最重要的一个原因是sgi的超级计算机表现出的很强的通用性。origin 3800系统一共有128个cpu、128gb存储器。lange使用该系统可以解决面临的各种问题，无论是大规模的计算问题，还是许多比较小的问题，或者是两种情况同时出现，只需要这一个计算系统就可以解决一切问题。origin 3800系统的通用性还表现在它可以满足p&g众多品牌不同的建模和模拟需求。

p&g选择sgi的超级计算机另外一个关键因素在于，origin 3800系统性能所表现出来的可靠性，并且维持系统运行只需要相对较简单的it技术支持。lange说：“我希望我们的分析师能够把更多的精力放在我们实际的业务上，而不用过多考虑如何才能保持计算机系统运行良好。”p&g在引进origin 3800系统之前一直在使用onyx 2系统，该系统所表现出来的性能可靠性促使公司作出引入origin 3800系统的决定。

lange说p&g之所以选择sgi的新式超级计算机，是看到了公司的投资可以获得丰厚的回报。“开发是一个总和为零的过程。改善研发基础设施所花的钱，和因为不用建造实际的物理原型而节省下来的钱是相等的。在做基础设施投资决策的时候，我们尽量要求我们的投资至少在三年内能够满足我们的研发工作，这就意味着我们必须预期或者预知在这一段时间之后，我们的系统要做多大程度的改动。”