對ICME的理解

在TMS報告中，ICME的定義是「the integration of personnel (e.g., engineers, designers, etc.), computational models, experiments, design, and manufacturing processes across the product development cycle, for the purpose of accelerating and reducing the cost of development of a materials system or manufacturing process」，個人理解為將整個產品生產流程中的幾何設計、材料選擇、產品製造、效能測試、實際生產等環節全部連線在一起，缺一不可，併發揮計算機模擬在各個環節的作用，目的是爲了節約時間和成本。

ICME與其他幾個工業中的材料製造的概念有什麼區別呢？

ICME VS Digital Twin

Digital Twin是「數字化雙胞胎」，意在將生產流程做一個數字化的「複製」。但我覺得相對於ICME，Digital Twin反而忽略了材料和測試這一塊，而是更加重視設計和製造這兩部分。即，它認為製造過程中所用的材料都是滿足要求的。比如它用CAD軟體畫出了產品的幾何設計，然後就將其放入服役條件中，分析其受力情形等，其中設定的材料屬性也是巨集觀屬性，沒有考慮材料中的缺陷等，只是用到了結構力學的知識；另一種情形，使用CFD軟體計算了材料製造過程中的流體效能，但是仍然沒有下探到材料層面，只是用到了流體力學的知識，而忽略了流動過程中的氣孔、共晶相、析出相等。而ICME強調材料這塊同樣重要。

ICME VS Multiscale Modeling

Multiscale Modeling是多尺度模擬，即將巨集觀、介觀、微觀模擬全部考慮進去，比如從原子電子尺度的計算，經過晶粒尺度的計算，再到工件尺度的計算。ICME的模擬這塊目的是爲了實現多尺度模擬，但是限於目前的計算能力，ICME允許模擬「分而治之」，比如材料成分的選擇就可以只用第一性原理計算，材料的效能模擬就可以只用有限元等，且爲了保證計算效率，有的影響不明顯的尺度可以不用模擬。不同尺度的模擬輸入輸出可以互相作為初始條件和邊界條件，以及引數傳遞等。

ICME的特點

ICME有以下幾個特點：

各個環節同等重要，缺一不可

設計、材料、製造、測試等環節在ICME都同等重要，不能忽視其中某一個，認為其中某一個不重要。因此，ICME需要多個領域小組的協同配合，不能各自為戰。

流程非線性化

ICME中的整個生產流程不是線性的，即一條龍流水線模式，而是不斷反饋和迭代的過程。比如產品原型設計好後，通過Process Modeling和Material Modeling發現設計不合理，那就及時返工，在其他環節也是這樣，只要某一環節出現問題，就打斷整個流程，返回到前面進行修改。

計算機模擬與V&V驗證

ICME強調在各個環節中都發揮計算機模擬的重要性，這樣能夠有效地減少實驗成本和時間成本等。比如設計使用CAD軟體和各種優化軟體，材料使用ThermoCalc等資料庫軟體，製造使用CFD等軟體，效能使用有限元軟體等。但是也不盲從計算機模擬結果，而是及時使用Verification和Validation來驗證模擬的正確性和準確性。

定量預測與經驗推測

以前的產品生產流程也都包含以上環節，但很多時候都是停留在經驗基礎上，但這種模式在變換產品後可能就不適用了，只能重新摸索。但ICME能夠給出定量的理論基礎，方便問題的排查和經驗的遷移。

ICME目前存在的問題

ICME目前僅有幾個成功的案例，還沒有大規模的在工業中應用。比如缺乏軟體支援等。

我的角色

開發基於材料微觀組織的定量預測模型（目前的模擬都沒有Microstructure-Based）、協助指定V&V標準、資料庫的整合