Hatch Mott MacDonald (HMM) 是北美领先的咨询工程公司，专门从事地下通风系统的设计。他们的关键专业领域之一是预测这些系统中的火灾和烟雾运动。他们面临的挑战是从消防/生命安全和通风的角度对现有隧道和交通设施进行全面的建模和设计分析。目标是在正常操作期间为用户提供良好的环境条件，并在紧急模式下为疏散提供安全条件。火灾和烟雾建模需要考虑湍流、浮力、化学反应流，并且需要根据能见度、温度和毒性评估耐久性条件。然而，在如此大的结构中进行物理测量很少能够理解控制环境的微妙热机制。

大中央车站 (GCT) 是 MTA 北方铁路的主要枢纽，其列车棚是曼哈顿最大的地下建筑之一，在通风方面面临着重大挑战。占地 250 万平方英尺的火车棚早在空调出现之前就已设计，空调设备的广泛使用为设施增加了废热。现有的通风由人行道格栅和一些小通风井提供，对于大面积的车棚来说是不够的。在夏季，地面温度通常比环境温度高 15 华氏度。之前改善通风的尝试成本高昂且效果不佳。 Hatch Mott McDonald (HMM) 是一家提供全方位服务的工程公司，受聘使用计算流体动力学 (CFD) 进行初步研究，以了解当前的通风条件以及近年来发生的变化的影响。

Steven Aguirre 是一家小型工程公司 Billet Designs 的所有者，他面临着平衡业务各个方面的挑战，包括产品设计、营销、订单履行、销售、制造和一般产品线开发。他的主要任务是为饮料种植者设计二氧化碳分配器，目的是在通常较短的产品开发周期内有效利用有限的资源，同时创造最佳产品。几年前，阿吉雷将他的业务模式转向外包组装、订单履行和库存管理，使他能够专注于产品设计。他拥有使用流行的 2-D 和 3-D CAD 工具的经验，但他需要一种更有效的方法来创建 3-D 模型并快速进行更改。他尝试过的工具要么太麻烦，要么不够充分，使得速度和效率成为重大挑战。

Electro-Motive Diesel (EMD) 是全球最大的柴电机车供应商，面临着开发 SD70ACe 机车的压力，该机车满足性能、可靠性、燃油经济性、耐撞性和操作员舒适度的高标准。这些机车预计能够在恶劣条件下经济、安全地运行数十年，并且停机时间最短。经受重复疲劳循环的部件的耐用性是一个主要问题，因为大多数设备在前六年的运行中行驶了超过 100 万英里，使用寿命接近 30 年，一些主要部件的使用寿命超过 50 年。由于在如此大型、复杂的机器上运行物理测试相关的大量时间和成本因素，在缩短开发周期的同时实现这些目标尤其具有挑战性。

科罗拉多大学健康科学中心的心脏病学研究工程师正在寻求更深入地了解肺动脉高压 (PAH)，这种疾病的特征是将缺氧血液从心脏右心室输送到小动脉的血管持续高压。在肺部。随着时间的推移，PAH 导致的负荷增加可能导致过早心力衰竭和死亡。目前诊断和评估 PAH 的临床方法是侵入性的，仅考虑脉管系统的平均流速和压降。面临的挑战是模拟瞬态血流动力学和动脉运动，这需要针对耦合的固体和流体域的解决方案。几何定义源自医学成像，由于超弹性材料和复杂的约束关系，脉管系统的本构建模非常复杂。此外，流体边界条件不能简单地表征。

Delta Marine Industries Inc. 是一家领先的巨型游艇制造商，在满足客户的高定制需求方面面临着重大挑战。该公司的客户（100 英尺以上巨型游艇的购买者）期望能够高度定制其游艇的室内设计。这种对定制的需求，特别是在任何需要的地方自由放置墙壁或隔断的需求，通过增加负载路径的复杂性而带来了结构设计挑战。支柱不对齐使得很难确定荷载如何分布在各种结构元件上。由于高度非线性且难以离散化载荷路径，传统的设计方法是不够的。此外，Delta Marine 还负责建造一艘巨型游艇，不仅具有豪华的内饰和高巡航速度，而且还优化了重量和结构元件，以提高强度和抗振性。

Murray Inc. 是一家全球户外动力设备制造商，面临着重大挑战。该公司在失去其战略扫雪机零售商之一的业务之前，将其新产品 Power 2 Steer 扫雪机投入生产的机会很有限。 Power 2 Steer 采用独特的转向系统，需要新的离合器组件，需要评估整个扫雪机的各种组件和子系统对应力和偏转水平的影响。这包括驱动轴、轴承、副车架和钣金主机架。设计这些部件以获得必要的强度对于确保部件有足够的疲劳寿命而不增加过高的成本和材料至关重要。紧张的产品开发日程没有给大量的物理原型测试周期留下空间。

印度领先的建筑工程施工 (AEC) 和工业服务提供商 Hi-Tech Outcommerce Services 在计算机存储架的设计方面面临着挑战。这些用于安装服务器或台式机的机架必须为计算机提供结构支撑，并符合 Bellcore 测试标准，这是适用于电信设备的最常见的一组安全、空间和环境设计指南。面临的挑战是确保遵守这些标准，同时满足产品开发过程中对快速周转日益增长的需求。该公司需要使用更少的原型测试来开发产品，以加快上市时间，同时确保机架能够承受地震测试。

Champion Elevators Inc. 是一家总部位于德克萨斯州的齿轮齿条驱动电梯设计和安装领域的领导者，该公司面临着重新设计符合严格的高层建筑和电气规范的经济高效且安全的电梯的挑战建造业。该公司必须确保他们的电梯符合两套不同的标准：建筑和电气法规，以及本质上是物理特性的安全标准。经过近三十年的行业经营，冠军电梯知道必须遵守建筑规范。考虑到明显的风险，Champion 的工程师通过分析来执行每项工作。确保安全性和遵守规范和法规属于两种截然不同类型的工程分析。电梯的安全保证——主要是测量最大应力并确保足够的安全裕度——由 ANSYS Inc. 的 ANSYS DesignSpace® 软件进行有限元建模和有限元分析 (FEM/FEA) 处理。

德纳公司是汽车行业零部件和总成的领先供应商，在设计重型卡车悬架系统和其他总成时面临着重大挑战。由于这些部件的负载重、环境恶劣且寿命要求长，这项任务十分艰巨。从历史上看，这些组件被过度设计且更重，以满足可靠性要求。然而，在当前经济形势下，商用卡车的重量及其对车辆成本、乘坐和燃油经济性的影响成为卡车制造商和最终用户的重要关注点。面临的挑战是用最少的材料设计这些零件，但仍保持足够的强度和刚度。必须在满足紧张的预算和产品发布时间表的同时实现这一目标，从而排除了构建和测试大量硬件原型的可能性。

Segway LLC 是创新型 Segway 人类运输车 (HT) 背后的公司，在产品开发过程中面临着重大的工程挑战。 Segway HT 是一款两轮自行式踏板车，旨在彻底改变个人交通。然而，该设备的紧凑设计需要将大量硬件和软件组件集成到狭小的空间中。这种复杂性给 Segway 机械完整性小组带来了重大挑战，他们的任务是确保设备的特性和功能符合指定的性能标准。该团队在 Segway HT 的底盘方面面临着特殊的困难，该底盘必须能够承受操作员重达 250 磅的重量，容纳设备的电机、电池和电子元件，并且重量轻。设计的复杂几何配置使得标准机械分析技术无效或极难进行。

RF2ANTENNA 是一家专门从事无线通信和充电的公司，在为可穿戴电子产品设计定制无线充电系统时面临着挑战。传统的实验设计方法被认为既耗时又昂贵，因为它需要构建不同尺寸的线圈并创建测量设置。可穿戴设备的特定需求需要定制设计，这需要进行工程模拟，以实现相当短且具有成本效益的设计周期。我们面临的挑战是找到一种能够将电路求解器与电磁求解器集成的仿真软件，以优化线圈设计过程。

钢的连续铸造，特别是当以相同的顺序铸造不同等级的钢时，会产生过渡钢坯。这些钢坯不符合任何特定等级，因此需要降级或转移。挑战在于确定该混合区的范围和位置，以最大限度地减少生产和质量问题。将液态钢转变为固态钢坯的方坯铸造过程充满了不确定性和变量。例如，铸造速度可能会改变，或者某些铸流可能会变得不起作用，从而改变中间包中的流量并改变过渡吨位。预测和优化不同工厂场景下品位变化期间的过渡吨位是一项重大挑战。为了更好地理解和管理这一过程，开发了 CFD 模型。

Grantec Engineering Consultants Inc. 的任务是开发一种水质监测浮标，该浮标设计用于携带用于捕获环境数据的传感器。工程团队面临着最大程度地减少阻力和确保浮体稳定性以及制定系泊系统和结构规范的挑战。浮标的原始设计有一个弓形，它会被驱动到水下，这主要是由于传感器上的电流负载产生的力矩。这带来了一个重大问题，因为它会影响浮子的性能和传感器收集的数据的准确性。

Plantool Oy 是北欧国家领先的生产自动化公司，其运营面临着重大挑战。该公司专注于为金属行业量身定制特种机器、标准圆锯、系统解决方案和生产线。然而，他们的机器的定制性质不允许原型。每个新订单都会带来重大风险，因为最初的创作必须是最终产品，因此需要从一开始就进行完美的设计。此外，这些特殊机器通常必须从头开始设计，需要灵活的设计和模拟过程。使用现有 3D 模型进行模拟至关重要，但该公司缺乏有效的系统来实现这一点。

Ballard Power Systems Inc. 是一家设计、开发和制造零排放 PEM 燃料电池堆的加拿大公司，其 MK9 系列电池电压监测 (CVM) 系统面临着重大挑战。这些系统用于汽车燃料电池堆，监测电池在运行过程中产生的电压。然而，该公司遇到了 CVM 芯片焊点故障，这可能会向车辆控制单元发出错误的故障信号，从而可能导致燃料电池甚至整个燃料电池发动机停止运行。这个问题直接影响整个燃料电池堆的可靠性。 PCB 和灌封材料（保护 CVM 免受环境影响）的热膨胀导致变形，从而对焊点产生应力。该公司需要深入了解热循环过程中电子元件的结构负载，确定应力过大可能导致 CVM 芯片早期故障的可能区域，并确定不会对 CVM 元件施加热膨胀应力的灌封材料。

印度人口的增长导致对电力的需求增加。为了满足这一需求，该国正在寻求可再生能源。 CSIR-中央机械工程研究所（CSIR-CMERI）开发出了美观的太阳能电池，被称为“太阳能人造物”，其形状为雨伞或树木。这些太阳能制品可以放置在商业或公共空间中，提供电力，同时保持下方的空间用于生产或娱乐用途。然而，这些太阳能人造物的设计需要适应可用空间，并根据其位置承受一定范围的风速。面临的挑战是确保这些文物足够坚固，能够在一定范围的风速下抵抗损坏，同时又不牺牲其美学设计。

Archus Orthopedics 是一家生物医学公司，面临着预测脊柱在安装植入物时的非线性运动的挑战。这是他们的 Total Facet Arthroplasty System™ (TFAS®) 开发的一个关键方面，该系统是一种专利脊柱植入物，旨在治疗椎管狭窄。确定这种运动的传统方法是通过尸体测试，这个过程不仅耗时，而且对于新的运动恢复脊柱植入物设计的设计迭代来说效率低下。该公司需要一种更高效、更准确的方法来模拟自然脊柱的运动质量并预测植入物脊柱的非线性运动。

美国东北部的城市正在探索安装新型组合式下水道溢流 (CSO) 处理装置，采用先进的水力涡流分离器 (HDVS) 和自清洁筛网，例如 Hydro International 生产的装置。传统上，HDVS 被用作高速固液分离器；直到最近，它们作为接触室对 CSO 进行高效消毒的潜在用途才得以实现。使用混合盆对 CSO 进行传统消毒，需要大约 15 分钟的接触时间。然而，一份报告表明，这些系统只需三分钟的接触时间即可提供有效的高效率消毒。虽然更短的联系时间可以为市政当局节省高达 50% 的总体项目成本，但监管机构仍然期望根据旧系统的性能要求看到更长的联系时间。 Hydro International 面临的挑战是了解较短接触时间的基础，并验证高效消毒是较长传统消毒方法的可接受替代方案。

克兰菲尔德大学隶属英国国防学院，其国防管理与技术学院（DCMT）前身为皇家军事科学院（RMCS），其任务是对武装部队进行国防相关技术教育。这种教育的一个重要部分涉及武器效果的研究和理解。这是一个复杂的领域，涉及高度动态的现象，需要理论和实践的理解。数值模拟用于深入了解这些现象，补充实验研究和演示。然而，挑战在于增强学生对数值分析技术的理解并将这些技术应用于一系列应用。

Culligan Matrix Solutions 是水处理领域的领导者，在开发新型软水器时面临着重大挑战。该公司的目标是创造一种比市场上任何其他产品使用更少的盐、最大限度地减少水压损失并使用尽可能少的材料的设备。这个雄心勃勃的项目需要流体动力学性能和结构完整性之间的微妙平衡。研发团队需要采用流体动力学和结构力学模拟来实现这些目标。挑战不仅在于满足这些严格的要求，而且还在于以具有成本效益和时间效率的方式做到这一点。

Swisscom 是瑞士一家主要电信提供商，十多年来一直为 7000 所瑞士学校、10 万名教师和 100 万学生提供免费互联网接入。然而，他们面临着管理大量数据同时确保最高安全标准的挑战。他们需要一个针对教育网络的集中管理解决方案，能够处理大量数据并减少管理和成本工作。该解决方案还需要能够过滤网络内容，以确保学生只访问适合年龄的内容，并保护教育网络免受恶意软件和高级威胁的侵害。

Lawter 是一家全球树脂和添加剂供应商，业务遍及 20 多个国家，拥有高度分布的 IT 基础设施。该公司面临着通过可覆盖移动和远程工作人员的高度集成解决方案来提高互联网安全性的挑战。该公司还寻求提高互联网流量的性能并促进计划中的 Office 365 实施。现有的网络设置要求所有远程访问都通过隧道传输到总部并由防火墙扫描，这增加了网络延迟。为了提高互联网流量的性能，需要在三个不同的大陆进行本地突破。然而，Lawter 不想实施和管理额外的网络硬件，这使得安全设备成为不合适的解决方案。该公司还需要考虑员工流动性、远程访问公司网络、提高网络安全性、数据丢失防护以及社交媒体时代的生产力。

SANTALUCÍA 是一家领先的保险公司，它面临着巨大的挑战，即如何通过移动支持提高员工的工作效率，同时保持强大的安全性。该公司面临两个主要问题：无法保护用户通过手机浏览网页，以及无法控制蜂窝网络上的数据使用。该公司已经实施了移动设备管理 (MDM) 解决方案，但它无法控制流量或数据消耗。为了促进安全移动性，该公司尝试从所有移动设备到公司网络实施 VPN 连接。然而，这种方法增加了用户的延迟，需要大量的管理和最终用户支持，并产生了现有基础设施无法处理的大量流量。此外，它没有提供公司所需的对用户配置文件、应用程序类型和内容类别的精细控制。

阿克苏诺贝尔是一家荷兰跨国公司，是装饰涂料、高性能涂料和特种化学品领域的全球市场领导者，其 IT 基础设施面临着重大挑战。该公司采用高度集中的 IT 基础设施运营，全球 80 个国家/地区的数百个地点均使用该基础设施。基于云的解决方案的日益普及导致互联网流量增加，并导致 WAN 基础设施拥塞。中心辐射型架构迫使所有流量回传至欧洲、中东和非洲、美洲和亚太地区的单个区域互联网网关。这种设置面临着严重的容量限制，无法合理地支持基于云的应用程序对互联网带宽不断增长的需求，以及悬而未决的 Office 365 实施。阿克苏诺贝尔的IT组织开始研究一种新的混合网络模型，该模型将增加互联网“突破”的数量并提高访问网络的性能，同时保证安全的互联网体验。由于阿克苏诺贝尔不想实施和管理额外的网络硬件，因此添加安全设备并不是一个解决方案。

MedAmerica Billing Services, Inc. (MBSI) 是一家历史悠久的医师执业管理组织，其现有的 LAN 代理设备面临着重大挑战。该设备需要大量的内部维护，消耗宝贵的 IT 资源。此外，该设备是一个单点故障，每当它出现故障时就会导致整个组织的中断。现有的安全供应商建议在三个办公地点各安装一个代理，MBSI 认为该解决方案在财务上不可接受。该供应商的混合解决方案未能满足 MBSI 的政策要求，并且在该公司被收购后，支持质量下降。此外，现有系统无法为移动用户提供安全保障。

该公司是工业设备、技术和服务的领先供应商，在全球分支机构的网络安全标准化方面面临着重大挑战。现有的解决方案 McAfee SmartFilter 已部署在某些位置，但由于性能问题而未部署在其他位置。当 McAfee 宣布终止 SmartFilter 时，该公司看到了实施单一全球网络安全解决方案来保护其员工并改善其整体安全状况的机会。该公司需要一种能够快速、轻松地在全球多个地点部署的解决方案，以满足先前解决方案的生命周期终止 (EOL) 期限。我们面临的挑战是找到一种解决方案，确保最小延迟以获得最佳用户体验。

该案例研究围绕一家财富 500 强技术驱动型多专业医疗保健公司展开，该公司在 50 多个国家/地区拥有 10,000 多名员工。该公司面临一系列挑战。首先，它需要保护其知识产权并遵守政府法规，这是任何医疗保健公司的基本要求。其次，该公司正在通过收购和扩张新兴市场实现快速增长，需要确保其 IT 基础设施能够支持这种增长。最后，该公司正在从 OPEX 模式过渡到 CAPEX 模式，这促使 IT 部门将所有应用程序迁移到云端。

这家总部位于美国密歇根州的全球汽车供应商在制定和执行全球互联网接入政策方面面临着重大挑战。该公司的员工遍布 18 个国家/地区的 70 个地点，因此需要为所有员工（包括越来越多的远程用户和移动设备）提供安全的互联网访问。该公司正在使用两种本地解决方案：Websense 和 Squid Linux 服务，这两个解决方案的合同期都已接近尾声。该公司希望整合这两种解决方案，并定义一个一致的全球安全标准，该标准可以应用于所有员工，无论他们身在何处。

该公司是媒体和娱乐领域的全球领导者，在从传统广播技术迁移到基于 IP 的服务方面面临着重大挑战。为了跟上不断发展的行业趋势并确保公司内部有效的数据移动，这种转变是必要的。然而，他们现有的解决方案（多供应商代理访问）无法满足他们的需求。它导致频繁的中断和运营问题，并且 IT 部门无法了解威胁或性能问题。由于缺乏深度检查，该公司还面临上层应用威胁。我们面临的挑战是找到一种安全、高性能的解决方案，能够有效地移动内容而不会对性能产生负面影响。