基于模型的协同仿真

一、背景

设计——仿真——实验作为产品研发的三大技术手段，其中仿真支撑产品功能/性能的虚拟化验证，随着计算机技术的发展，其比重日益增加。笔者对仿真的发展历程做了初步的断代和解析，可以分为以下几个阶段：

1、传统模式。即所谓的“画+打”模式，一般CAD设计之后，进行原理样机、初样机、正样机的试制，通过物理实验的方式进行功能/性能验证；

2、初期模式。在设计和试制阶段采用部分仿真手段，进行产品功能/性能的验证；

3、中期模式。对实验过程及结果进行虚拟仿真，用于实验方案的指导和仿真模型的标定，提升仿真模型置信度；

4、成熟期模式。由“事后仿真验证”转变为“事先仿真分析优化”，并且在产品研发全生命周期的各个阶段融入仿真。

通过对工业设备、国防军工等行业的仿真业务调研，仿真业务面临的挑战颇多，初步梳理如下：

1、仿真环境、仿真工具及仿真流程的缺乏规范化：

2、仿真活动与任务、需求和设计活动之间缺乏关联：

3、仿真建模活动重复工作量大，缺乏可参考的历史模型，仿真置信度低：

受限于信息化建设的发展过程，很多大发希望借助已有的管理环境来管理，比如：项目管理系统（PM）、产品数据管理系统（PDM）等等，但是由于其功能和架构的先天缺失，很难解决上述仿真业务挑战，解决仿真管理的核心诉求。具体如下：

1）文档管理不能解决仿真模型的结构化管理；

2）技术状态管理不能体现仿真的迭代过程；

3）无法与仿真工具紧密耦合；

4）无法支撑仿真知识的管理和应用；

简言之，仿真能力的建设已经从单点能力建设，向协同化、体系化的方向转变，实现离散仿真走向协同仿真。

二、解决方案框架

面向各专业特点的基于模型仿真平台，需要解决仿真的以下四个协同需求：

A.仿真工具协同：

复杂产品需要进行多学科、多指标的综合验证；

B.仿真数据协同：

复杂仿真问题往往需要多人协作完成，针对仿真任务/活动之间的数据传递，需要采用在线连续传递、状态实时更新的方式；

C.仿真知识协同：

仿真知识可以分为显性知识、隐性知识，通过知识协同实现个人知识上升到大发级维度，并实现有效分享和应用；

D.设计仿真任务协同：

仿真业务需要考虑设计师、仿真工程师之间的协同，通过统一的任务定义及执行控制引擎驱动设计仿真任务的流转。

结合上述需求，大发对市场上已有的仿真管理软件进行了深度调研和评估，选择达索系统SLM（Simulation Lifecycle Management）产品作为基础，构建面向不同行业的仿真管理平台。其总体框架如下：

三、主要能力

       1、基于组件技术的工具集成

       2、面向仿真过程数据的全面管控

       3、与仿真活动紧密绑定的仿真知识管理

       4、融入研发全生命周期的仿真任务管理

四、客户价值

1、仿真专业能力的标准化封装

2、专业之间的高效协同

3、仿真全过程追溯、实时感知

五、典型案例

中国电子科技集团第十四研究所

中国电子科技集团第二十九研究所

中国航天科工集团四院第四总体设计部