Web的多学科协同设计与仿真平台及其关键技术[1]
多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究[1]
![多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c3e3dd030b4e767f5acfcec1.png)
第11卷第7期计算机集成制造系统Vol.11No.72005年7月Computer Integrated Manufacturing SystemsJul .2005文章编号:1006-5911(2005)07-0901-08多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究邸彦强1,李伯虎1,柴旭东2,王 鹏1(1.北京航空航天大学自动化学院,北京 100083;2.航天科工集团二院,北京 100854)摘 要:针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。
提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括:①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。
给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。
最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。
关键词:多学科虚拟样机;协同仿真;仿真平台;网格技术;集成技术中图分类号:T P391.9 文献标识码:AResearch on collaborative modeling &simulation platform for multi -disciplinary virtualprototype and its key technologyD I Yan -qiang 1,LI Bo -hu 1,CH A I X u -dong 2,WA N G Peng 1(1.Sch.of A utomatio n,Beihang U niv.,Beijing 100083,China;2.T he Second A cademy,China A ero space Sci.&Indust ry Co rp.,Beijing 100854,China)Abstract:T he system ar chitecture and technolog y ar chitectur e of Collabor ative M o deling &Simulation Platfor m (Cosim-P latfo rm)w ere established fo cusing on dev elopment o f M ult i-Disciplinary V ir tua l Pr otot ype.T o solv e the pro blem o f co llaborat ive modeling and simulat ion,fo ur key technolog ies wer e put for wa rd:model-o riented multi-domain collabor ativ e simulatio n technolog y,mo deling t echnolo g y based on System Eng ineer ing T heor y and co mpo nent techno log y,g rid techno log y and M icr osoft auto mation techno lo gy ,Co sim-P latfo rm s inter nal and ex ter nal integ ratio n technolo gy ,w hich w as based on eXtensible M arkup L ang uage(XM L )and Pr oduct L ifecycle M an ag ement (PL M ).A vir tual prototype development process mo del w as provided in accordance with the principle of Concur rent Eng ineering.At last,an application example in Ship was briefly introduced.T he primary practices in the fields of A s tronautics,Ship and Satellite indicated that Cosim-Platfor m could effectively support development of virtual prototype.Key words:multi-disciplinary v ir tua l pr oto type;collabor ativ e simulat ion;simulat ion platfor m;g rid technolog y;integr ation techno log y收稿日期:2004-06-24;修订日期:2004-09-20。
构造军工产品研发核心能力平台的关键技术——多学科设计／仿真集成管理
点。
产 品 研发 专业业 务 流程 和 知 识缺
识 、经 验 和参考 数 据进 行整 理 ．这 是 前提 和基 础 。同 时 ．这 类 平 台也
必 然需 要综 合运 用一 系列 信 息化 技 术 ．尤其是 管理 信 息化技 术 才有 可
能 搭建 起来 。
工 作 繁杂 、 多专 业 多学 科 协 作 困
打 印、归档 过程 ：采 用 Ｃ Ｐ 软 件 编制 ＡＰ
一
过 程 ，往 往需 要 综合 多个 学科 的 专业
知识 、 据 多年实 践总结 的业 务流程 、 依 运 用专 业研 发工 具 、遵 循专 业研 发规 范 、 考计算 ／试验 历史 数据 ， 行包 参 进
核 心能力壬 台
我 国军 工 行 业 目前正 处 于快
速 发 展 时 期 ． 务 重 、要 求 高 ，能 任
产 品的 工艺 ．采 用 Ｃ ＡＭ软 件 编制 数控
难 ．而且 业 务 流 程 的维 系 质 量 因
人 而 异 ．降 低 了 设 计 团队 的 协作 效率 和协 作质 量 。
业务流程 和知识重用 困难。
那么传 统信 息化技 术能 否全 面
胜 任军 工产 品研器 、核
工 业等 领 域所 研 制 的各 类 军 品几
产 维 护等过 程 。 因此 ， 相对 于普通 工业产 品而言 ，
乎都 属于复 杂产 品 ．” 客户 需求复 杂 、工 作 原 理复 杂 、技术 基 础复
杂 结 构组成 复杂 ，并 由此导致 产 品的开发 、试制 、试验 、生产 、
方 面源 于相 对 薄弱 的 国家整体 工业
否短周期 高质量完成军 品科研
多学科协同与设计优化关键技术
维普资讯
传统的设计优化 一般主要受到 某一个性能或学科 的影响 ，因此造成整体设计优化的结果不理想 ，甚至互相 矛盾 ，这就使设计优化必然走向系统和总体 的设计优化 。随着计算技术 的发展 ，人们开始尝试 将多学科 的设计 综合在 一起 ，进行多学科协调优化 。本文研 究了多学科协 同与设计优化 的关键技术 ，为进行多学科协调优化奠
制 来 设计 复杂 系统 和 子 系 统 声法 论。
目前 国 外 对 多学科 优 化 问题 和 多学 科 优化 集 成 设 计框 架 软 件 的 研 究进 行 了
｛多学科 协 同效 应 的 建模 技 术 ．
由于 多学科 协同 与设计优化 涉及
其 主 要 思想 是 在 复 杂系 统 设 的整 个 过 大 量 的探 索 ，取 得一 定 的进 展 ，开发 的 任 务 、 队 伍 和 工 具 等 诸 多 因 素 ，并 且 程 中利 用分 布 式计 算机 网络 技术 来 集 成 软 也 部分 实 现 了商 业 化 。 己 在 市 场上 因素 之 间 的关 系 复 杂 ，因 此建 立 能够 准 各 个 学 科 （ 系统 ） 知识 ，应 明有 效 的 占很 大 份 额 的 集 成 设 计 框 架 有 Ｐ ｏ ｎｘ 确 、完 整 地描 述 协 同效 应 的模 型 成 为一 子 的 ｈ ｅ ｉ 设 计 优 化 策略 ，组 织和 管理 设 计过 程 。
早 已提 出 了 基 于 全 生 命 周
Ｚ 掌科３ 优化
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Байду номын сангаас
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发 策 略 。 类 似 的 方 法 应 用 在 飞 行 器 设
二 、 多学科 协 调 优 化 的 关键 技 术 分 析
基于虚拟样机的复杂产品协同设计与仿真关键技术研究
ａ ｄ ｃ ｎ ｉｔ ｏ ｒ ｉ ａｉ ｎ ｉ ｉ ｃ ｅｅ ｏ ｉ ｕ ｌｐ ｏ ｏｙ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｓ ｂ ｉ ．Ｔ ｅ ｔｅ ｒ ｎ ｔ ｏ ｆｍｕ ｔ ｄ ｓ ｉｌ ａ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｎ ｌ ｅ ｙ ｌ ｆｖｒ ａ ｒ ｔｔ ｐ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉ ｕ ｌ ｌ ｃ ｏ ｆ ｔ ｔ ｈ ｈ ｏ ａ ｄ ｍｅｈ ｄ ｏ ｌ — ｉ ｐ ｉ ｒ ｙ ｉ ｃ ｎｙ
力和核 心 竞争 力。
关键 词 ：并 行 工程 ；虚 拟样机 ； 同设计 ；协 同仿 真 ；过 程管 理 协
中 图法分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ３１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文 献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ：１ １３９ （０６ ０—０４０ ０ —６５ ２０ ）７０４ —３ ０
Ｖｉ ｕ ｌＰ ｏｏｙ ｅ Ｂ ｓ ｄ Ｋｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｏ ｏ ｐ ｒ ｔ ｅ Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ ｒ ａ ｒ ｔｔｐ ａ ｅ ｙ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｆＣ ｏ ｅ ａｉ ｓｇ ｎ ｔ ｖ Ｓ ｍｕａｉｎ ｆｒＣ ｍｐ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｌｔ ｏ ｏ ｌｘ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｏ
构建多学科交叉融合创新实践平台的探索与实践
构建多学科交叉融合创新实践平台的探索与实践摘要：通过分析卓越工程师培养中提升大学生创新实践能力的需求，结合特色高水平研究型大学人才培养现状，提出运用多学科交叉融合方法，依托学校优势学科，打通教学科研实验室壁垒，整合校内外实践教学资源，构建功能集约、资源优化、开放充分、运作高效的创新实践平台的思路，并结合实际开展了相关的探索，提出了实施建议。
关键词：多学科；交叉融合；卓越工程师；实践；平台；项目课程；校企合作我国的工程教育与西方发达国家相比规模非常大，面临的情况更为复杂，这直接决定了我国的工程教育不能完全照搬其他国家的培养模式，应该积极探索适合自己现状的工程教育新模式，走有中国特色的工程教育之路。
本文以特色高水平研究型大学为例，通过运用多学科交叉融合方法，构建功能集约、资源优化、开放充分、运作高效的创新实践平台，探索提高工程人才创新实践能力的新机制。
一、运用多学科交叉融合方法构建创新实践平台框架20世纪90年代，美国工程教育掀起了“回归工程”的浪潮，提出建立大工程观，工程不仅仅是狭窄的科学与技术的含义，而是建立在科学与技术之上的包括社会、经济、文化、道德、环境等因素的大工程含义。
“回归工程”的本质要求工程教育更加重视工程的系统性、完整性和创新性。
这种“回归”乃是“否定之否定”，是更高意义上的“回归”，是学科的综合与方法的综合[1]。
工程创新具有复杂、综合、交叉的特征，这意味着以培养创新人才为本的工程教育必然具有复合性。
特色高水平研究型大学工程教育的目标应该定位在培养具有复合性的知识背景和在工程创新实践中能够引领行业发展的工程精英人才。
在这一目标下培养的工程创新人才应具有较强的工程实践能力，具有多学科背景及整体性思维方式，具有职业道德和强烈的社会责任感，等等。
近年来，人们对学科交叉问题越来越关注。
学科交叉点是科学新的生长点、新的科学前沿，重大的科学突破往往在这里产生。
交叉科学是自然科学、社会科学、人文科学等大门类科学之间发生的外部交叉以及本门类科学内部众多学科之间发生的内部交叉所形成的综合性、系统性的知识体系，因而有利于有效地解决人类社会面临的重大问题，尤其是全球性的复杂问题。
天舟COMAN多学科设计及仿真集成管理系统
天舟COMAN多学科设计及仿真集成管理系统——建设复杂产品研发核心能力平台的利器天舟COMAN（原名Simulation-Master）是国内首个完全自主知识产权的多学科设计/仿真集成管理系统，由北京天舟上元信息技术有限公司开发，其第三版于2007年正式发布。
天舟COMAN主要面向航空、航天、船舶、兵器、核工业等军工行业以及汽车、复杂机电产品等高新技术产品制造业的专业研发单位，解决这些用户在复杂产品设计领域对于业务流程、工具、知识、规范和数据的集成管理需求。
天舟COMAN可以为复杂产品生命周期中的关键设计环节（如总体方案设计、部件原理设计、详细设计、基于虚拟样机的分析仿真等）提供管理工具。
基于天舟COMAN，用户可以封装集成用于特定专业产品设计/仿真的工具软件，容纳特定专业产品的多学科设计/仿真业务流程，嵌入特定专业产品的设计知识，融合、继承特定专业产品的设计方法和设计理念，从而构造出支持特定产品多学科设计/仿真的专业集成设计环境和研发核心能力平台。
如图1所示。
天舟COMAN的需求背景航空、航天、船舶、兵器、核工业等领域所研制的各类产品几乎都属于复杂产品，诸如飞行器、航天器、车辆等，它们的“客户需求复杂、工作原理复杂、技术基础复杂、结构组成复杂”，并由此导致产品的开发、试制、试验、生产、维护等过程都非常复杂。
因此，这些企业的产品研发工作一般都具有以下特点：1）需要综合多个专业的工作，历经总体方案设计、部件原理设计、详细设计、虚拟样机分析仿真等多个阶段；2）需要综合使用CAD、CAE软件以及自编的专业设计、计算程序；3）需要执行大量复杂而专业的业务流程，并需要在多种专业设计、计算、仿真软件之间传递数据；4）知识和经验对于完成产品设计很重要，而传承设计知识和经验又很困难；5）某些设计人员的流失或不在位会导致产品设计过程断链，而培养一个称职的新设计人员又是一个艰苦漫长的过程；6）尽管已经使用PDM系统，并且能够管理好设计模型和图档的技术状态、控制好审批和更改工作流、为生产准备出正确的BOM，却发现设计能力并没有获得实质性提高。
轻量化设计中的多学科协同优化关键技术
轻量化设计中的多学科协同优化关键技术轻量化设计，这个词一听就让人想到那些炫酷的科技产品，飞机、汽车，还有那些让人眼前一亮的运动装备。
可别小看这轻量化设计，它可不仅仅是让东西轻一些那么简单。
它背后藏着多学科协同优化的关键技术。
可能有人就要问了，这些技术到底有什么魔力呢？轻量化设计就像是在一场华丽的舞会上，各种学科的舞者们齐心协力，跳出一曲动人的旋律。
要是把它比作一顿丰盛的宴席，各种菜肴的搭配就显得尤为重要。
不同的学科就像是不同的食材，有的鲜香，有的酸甜，只有合理搭配，才能做出美味的佳肴。
我们来想象一下，飞机的设计师正在绞尽脑汁，想要让飞机更加轻便。
于是，他们找来了材料学的专家，讨论使用更轻的合金材料。
可光有材料还不够，空气动力学的专家得加入，告诉设计师哪种形状能减少阻力，增加飞行的稳定性。
再加上结构工程师的智慧，确保飞机在轻的同时依然坚固耐用。
简直就是个三人行，必有我师的团队合作，大家你一言我一语，碰撞出无数火花。
这种协同作战的精神，就像我们平常看的一部好莱坞大片，每个角色都发挥着自己的特长，最后共同拯救世界。
这还真不止是飞机，汽车也是同样的道理。
想想看，现代的汽车为了追求轻量化，常常会用到复合材料和新型的铝合金。
这些材料让车身变得更加轻巧，但也不能忽视安全性哦。
碰撞测试是必须的，碰撞的结果可不是简单的数字，背后是无数工程师的心血。
为了解决这个问题，机械工程师、材料工程师和安全专家们就像好兄弟一样，齐心协力研究出最佳方案，确保每一辆车既轻便又安全。
看吧，这就是多学科协同优化的魅力，大家齐心协力，才能把产品做得更好。
再说到航空航天，想象一下那飞天的火箭。
为了达到理想的发射效果，火箭的设计绝对不能马虎。
光是把材料选对是不够的，还得考虑到每一个细节，从引擎的推力到整流体的流线型设计。
设计师和科学家们的脑袋就像是高速运转的计算机，推导出各种公式和模型，最终形成一个完美的火箭设计。
这可不是一朝一夕的事，需要时间的积累和不断的实验。
TISC-系统多学科协同仿真平台
TISC —系统多学科协同仿真平台
TISC 软件是一款实现多学科物理协同仿真的平台工具，它提供了一个标准的协同仿真环境，仿真过程既可以支持本地也可以支持远程、分布式，能有效连接起来并进行同步和控制各仿真工具，被广泛应用于：汽车、工业、交通等领域。
产品介绍
TISC 平台架构
TISC 平台在应用中有两个层级，即仿真层和控制层，TISC的仿真层是对联合仿真软件的集成利用TISC 的仿真层确保联合仿真的顺利进行；TISC 的控制层对联合仿真计算机进行控制和管理，统一调度仿真计算机里的模型在设定的工况下进行仿真，能大大提高系统多学科协同仿真的效率。
TISC 软件特点
TISC 软件平台是一个多学科联合仿真管理和联合仿真调度中心，其特点如下：
? 跨平台(Windows、Linux、UNIX 等）
? 支持大部分CAE 商业仿真软件模型联合仿真，目前支持AMESim、Flowmaster、Fluent、Adams 等模型集成
? 分布式仿真与集成管理
? 仿真调度与控制中心
? 用户可扩展
TISC 软件仿真工具集成
分布式联合仿真的实现需要与不同的仿真工具进行集成，然后进行协同仿真。
TISC 可以支持大多数的CAE 仿真软件，另外还支持符合FMI1.0 的模型，还提供C、C++、C#、Python及Fortran 语言的开发接口，用户可以在TISC 环境下进行各软件接口定制开发。
《基于WEB技术的教学实验平台的设计与实现》范文
《基于WEB技术的教学实验平台的设计与实现》篇一一、引言随着信息技术的快速发展，教育领域对教学实验平台的需求日益增强。
为了满足教育行业的需求，本文提出了一种基于WEB 技术的教学实验平台的设计与实现方案。
该平台旨在为学生、教师和教育机构提供一个高效、便捷、可扩展的教学实验环境，以促进教学质量的提升。
二、平台需求分析1. 用户需求：平台需满足教师、学生和教育机构的需求，包括在线实验教学、实验资源管理、实验结果分析等功能。
2. 功能需求：平台应具备实验资源管理、在线实验教学、实验结果分析、用户权限管理、系统安全保障等核心功能。
3. 技术需求：平台应采用先进的WEB技术，支持多终端访问，保证系统的稳定性、安全性和可扩展性。
三、平台设计1. 系统架构设计：采用B/S架构，使用MVC设计模式，将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，实现系统的高内聚、低耦合。
2. 数据库设计：设计合理的数据库结构，包括用户表、实验资源表、实验结果表等，以满足系统的数据存储需求。
3. 界面设计：采用人性化的界面设计，提供友好的用户操作体验。
界面应简洁明了，方便用户快速上手。
四、平台实现1. 实验资源管理：通过后台管理系统，教师可上传、修改、删除实验资源，实现实验资源的集中管理。
2. 在线实验教学：学生可通过PC、手机等终端访问平台，进行在线实验教学。
平台应支持实时互动，方便教师与学生进行交流。
3. 实验结果分析：平台应具备实验结果分析功能，可对实验数据进行统计、分析，为教师提供教学参考。
4. 用户权限管理：系统应具备完善的用户权限管理功能，确保不同用户只能访问其权限范围内的资源。
5. 系统安全保障：采用加密技术、防火墙等安全措施，保障系统的数据安全和运行稳定。
五、平台测试与优化1. 测试：对平台进行功能测试、性能测试和安全测试，确保平台满足用户需求。
2. 优化：根据测试结果，对平台进行优化，提高系统的运行效率和用户体验。
六、平台应用与推广1. 应用：将平台应用于实际教学环境中，为教师和学生提供便捷的教学实验服务。
基于VB的SolidWorks二次开发
ห้องสมุดไป่ตู้
动化。
收稿日期： ２００５－ １０－ ０９
１３１ 机械工程师 ２００６ 年第 ３ 期
制 造 业 信 息 化 Ｍａ ｎ ｕ ｆａ ｃ ｔｕ ｒｉｎ ｇ Ｉｎ ｆｏ ｒｍ ａ ｔｉｏ ｎ ａ ｌｉｚ ａ ｔｉｏ ｎ
图 ３ 尺寸参数表
图 ４ ＶＢ 中参数定义界面
图 １ ＳｏｌｉｄＷｏｒ ｋｓ２００４ 的接口关系图
［ 参考文献］ ［ １］ 温 诗 铸 ， 黎 明． 机 械 学 发 展 战 略 研 究 ［ Ｍ］ ． 北 京 ： 清 华 大 学 出 版
社， ２００３， ４３－ ４５． ［ ２］ Ｋａｚｕｋｉ ＭＩＺＵＴＡＮＩ， Ｋａｚｕｍｉｃｈｉ ＫＡＴＯ ａｎｄ Ｋａｚｕｍａｓａ ＮＡＫＡＭＵ－
ＲＡ． Ａｃｔｉｖｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｈａｆｔ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｂｅａｒｉｎｇｓ （ １ｓｔ ｒｅｐｏｒｔ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ａ ｄｙｎａｍｉｃ ａｂｓｏｒｂｅｒ ［ Ａ］ ． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉ－ ｎｅｅｒｓ Ｐａｒｔ Ｃ［ Ｃ］ ． ５９５６２１９９３， ＪＳＭＥ： １７１０－ １７１６．
基于Web的计算机网络虚拟实验系统的设计与实现
网络 实验 室 的建 设成 本 十分 昂 贵 ，要 想 达 到学 员一人一组的实验条件相 当困难 。而且 ，实验室限 制了学员作实验 的空间和时间 ，使他们不能随时随 地进行实验操作 。而网络实验除了验证理论的作用 之外 ，更重要的功能是熟练操作 、掌握技术 ，这恰 恰需要反复操作 ，达到熟能生巧。单靠实验课的教 学显然不能完全满足训练学生动手能力 的需要 。现 在各高校信息化校园建设取得了很大成就 ，均配备 了众多多媒体网络教室 ，学生中计算机 的普及率也 相当高 ，并且能采用不同的接人方式连接校 园网 ， 这就 给 推广 网络 虚 拟实 验室 提 供 了有利 条件 。我们 计划开发一个基于 Ｗｅ ｂ的计算机 网络虚拟实验 系 统 ， ＷＥ 在 Ｂ中创建一个可视化的三维环境 ， 学生就 可以随时通过校 园网在计算机上进行虚拟实验 。同 时 ，学 生还 可 以通过 网络 获得教 师 的辅 导和 帮 助 。 １ ． 国内外现 状 ２ 虚拟 实验 室 技术 的研 究 和应 用 得 到 了许 多 科研 机构和软件供应商的重视 ， 许多国内外 的大学都建立 了虚 拟实验 室 ， 开展 了网络 虚拟实 验教学 。 国印地 美 安那州立大学的 Ｍ Ｌ化学实验室 ，在给新生开化学 Ｂ 实验课时用计算机采集与分析实验数据 ， 用计算机展 示实验的过程和结果 ， 在网上发布相关的实验指导材
用户分析方面，主要有系统管理员 、实验室负 责人 、教师 、学生。 系统性能方面，主要实现界面简洁实用 、性能 、 上满足响应时 间快 、数据存储量大 、系统可维护性 课扩展性强等。
２２ 总体 目标 ．
系统应通过尽量真实地模拟显示客观事物 ，让 使用者具有身临其境的感觉 ， 提高学习实践的兴趣 。 同时系统要充分发挥虚实结合 的优势 ，提供虚拟仿 真器 材 ，满 足实 验需 要 。 ３ 系 统设 计 与实 现
协同虚拟样机关键技术及其应用和发展前景
协同仿真技术是指异地分 布的建模 、 仿真分 析人员可 在一个 协 同、 操作 的环境 中方便 、 互 快 捷、 友好地采用各 自领域的专业分析工具对构成
系统各 子系 统 进 行 建 模 与 仿 真 分 析 ， 从 不 同技 或
虚拟样机 支 撑 环境 应该 是 异 构 支持 并 管 理 产
品整个生命周期虚拟化设计过程号Ｉ能评估活动， 生 支持分布异地的团队采用协同 Ｃ Ｘ Ｄ Ｘ技术来开 Ａ ／Ｆ 发和实施虚拟样机工程的集成应用系统平台。 （ ）应能提供 相应数据 、 １ 模型 、Ａ ／ Ｆ Ｃ Ｘ Ｄ Ｘ设
术视图进行功能、 性能的单点分析 ， 并支持参与整 个系统的联合仿真 。 协作完 成对系统仿真 的一种 复 杂 系统仿 真分 析方 法 。 协同仿真技术是基于建模 、 布仿 真和信息 分 管理的综合应用技术 ， 是在各领域建模 、 仿真分析 工 具 和 Ｃ ｘ Ｄ ｘ技 术 基 础 上 的进 一 步 发 展 。协 Ａ／ Ｆ 同仿真既包含在时间轴上对产品的整个生命周期 的单点仿真 ， 强调在 同一时间点上不 同工作人 也
员、 工具 对 同一 产 品 对 象 在 系 统 层 面 上 的联 合 仿
（ ）应能提供相应数据 、 ２ 模型库 （ 括相关产 包 品模型与环境模型等） 相关模 拟器／ 真应用 系 、 仿 统、 协同仿真平台和可视化环境等。 支持对复杂产 品整个生命周期 的仿真和分析活动 ； （ ）应 能支 持 虚 拟 样 机 开 发 过 程 中 的组 织 、 ３ 技术和过程 ３个关键要素的有机结合 。 支持虚拟 产品数据 、 模型和项 目的管理与优化 ， 支持不同工
多学科协同与设计优化关键技术研究
文 献标识 码
A
文章编号
：
10 0 9
-
94 92
(2 0 0 8 ) 0 2 0 0 1 6 0 2
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1
引言
传统 的设 计 优 化
一
般 主 要 受 到某
一
个性 能或学 科 的影
，
系 统 级优 化
a r
响
，
因此 造成 整体设 计优化 的结果 不 理 想
甚至 互 相矛盾
。
，
in F
系 统 目标
一
这 就使 设 计优 化 必 然走 向系统 和 总 体 的设 计优 化
，
一
，
甚 至 互 相矛盾
起
一
，
这 就 使设
。
和 总体 的设 计 优 化
。
，
，
进 行 多学 科 协 调 优 化
同与设计 优 化关键技 术 关键 词
：
并 提 出 了 协 同设 计 优 化 的 方 法
对 探讨 多学科协调优化有
定的
多学科 ；
：
协 同 与设 计 优 化
；
多学科协调
：
中图分 类号
TH l 2 2
维普资讯
业信息化
多学科协 同与 设计优化关 键 技术研 究
司徒 渝
(四 川
程 职 业 技 术 学院
卑
工
，
四
川德 阳
6 180 0 0 )化一源自般主要 受到 某一
个性能或学科的影 响 随着计算技 术 的发展
，
，
因 此 造 成 整 体设 计 优 化 的 结 果 不 理 想 人 们 开 始 尝 试 将 多 学 科 的设 计 综 合 在
基于web的仿真综述
基于web的仿真综述近年来，随着技术的飞速发展，模拟技术不仅体现在工程实践中，而且已经以Web的形式扩展到电子商务和社会网络中。
仿真技术是把实际环境中的复杂问题模拟到计算机中，用以解决那些难以采用系统分析和实际测试解决的问题，目前仿真技术已经在电子商务和社会网络中有着广泛的应用。
本文旨在对 Web 仿真技术进行综述，包括仿真技术的基本概念、基于Web的仿真的基本原理和应用以及目前仿真技术的研究发展趋势。
一、仿真技术的基本概念仿真技术属于计算机仿真技术的一种，是把实际环境的复杂问题模拟到计算机中，去解决一些难以采用系统分析和实际测量解决的问题。
仿真技术主要有以下三个特点：（1）可配置性：仿真技术可以通过配置不同的参数来改变模拟系统的模型，从而满足不同类型的问题需求；（2）可重复性：仿真技术可以在相同的参数下，多次运行实验，使用不同的数据结果，并且可以根据不同的参数来比较实验结果；（3）可开发性：仿真技术可以根据实际问题的特点，进行不同的开发和管理，以解决复杂问题。
二、基于Web的仿真的基本原理基于Web的仿真是将复杂的实际问题模拟到Web系统中，以满足复杂网络环境下不同行为的需求，因此，基于Web的仿真技术可以提供一个可视化的仿真环境，使用户可以在线实时的操作仿真系统，从而更好的获得仿真结果。
基于Web的仿真应用可以分为基于网络的仿真和基于Web服务的仿真。
基于网络的仿真是将实际的系统模型通过网络技术与计算机连接，以便远程控制系统，实现远程模拟仿真。
而基于Web服务的仿真则是通过将系统模型和Web服务技术相结合，利用互联网将控制器、通信设备、仿真器和远程仪器等元件集成在一个系统中，实现在线仿真设计和开发，多个网络用户可以同时进行交互式在线设计模拟。
三、目前仿真技术的发展趋势目前仿真技术正处于发展的困境中，主要是因为仿真技术的发展速度远不及实际问题的变化速度。
面对当前社会环境的复杂性，必须实现仿真技术的改进和发展，以更好地解决实际问题。
工业信息化典型案例(003)研发设计信息化类
研发设计信息化重要性
提高研发效率
通过信息化手段，可以快速进 行产品设计和分析，缩短研发
周期，提高研发效率。
提升设计质量
利用先进的仿真和优化技术， 可以在设计阶段就发现并解决 问题，提高设计的可靠性和稳 定性。
人工智能、机器学习等技术在研发设计中的应用前景
01
人工智能辅助设计
利用人工智能技术，可以实现设计的 自动化和智能化，减少人工干预，提 高设计效率和质量。
02
机器学习优化设计方 案
通过机器学习技术，可以对历史设计 数据进行学习和分析，发现设计规律 和优化方向，为新的设计方案提供优 化建议。
03
人工智能与机器学习 融合推动设计创新
研发设计流程优化
通过引入先进的CAD/CAE/CAM 系统，实现设计流程的自动化和 智能化，提高设计效率和质量。
协同设计平台搭建
构建跨部门、跨领域的协同设计平 台，实现设计数据的共享和协同编 辑，促进团队之间的紧密合作。
仿真分析与优化
利用仿真技术对设计方案进行验证 和优化，减少实物试验次数，降低 成本和缩短研发周期。
提升创新能力
通过信息化手段促进企业技术创新和管理创新，推动企业转型升 级。
加强市场响应能力
利用信息化手段实现市场需求的快速响应和个性化定制，提高市 场竞争力。
推动产业升级
通过研发设计信息化推动相关产业的技术进步和产业升级，提升 企业在产业链中的地位和影响力。
06
研发设计信息化未来发展趋势
云计算、大数据等新技术应用推动研发设计信息化发展
虚拟仿真
企业级协同仿真平台PERA
过 对 产 品 仿 真 业 务 中 的 项 目 、 技
术 、 流 程 、 数 据
和知识等关键对象
进行系统有效的管
理 ．实现产品仿真
过程 中人 与人 的 协 同、 技术 与 技 术的 协 同、业 务 与 业务
低研发成本 。 Ｐ Ｒ 作 为 安 世 亚 太 公 司 （Ｅ Ａ ＥＡ ＰＲ
◎提升 研 发技 术 水平 。 利 用
（ 物理样机 ） 三个阶段 ，每～阶段 统一集成仿真环境 ，打通 设计、仿
段对产 品进行性能研究 、设计改进 的工作均需要大量 的知识经验 、研 真 整个过程 的数 据流和 业务流 ，进
图２协 同仿 真技 术拓 展 了传 统 仿 真 领 域
维普资讯
行产品研发仿真流程 、数据和知识 的系统管理 ，大幅提升企业 的研发 仿真能力。
缩 短 产 品 研 发 周 期 。 通 过
协同仿真和并行工作提高团队合作 效率 ，减少等待和返工 ，利 用企业 最佳实践经验和最佳 流程 ，显著缩 短研发周期 提 高产 品 质 量性 能 。利 用 规 范流程和最佳 研发仿真实践大大 减 少人为错误 ，通过多方案比较和 多学科优化使产 品系统性 能显著提 高 ，产 品质量获得充分的保证。 雹降低 产 品 研发 成 本 。协 同 设 计能够节省大量时间成本、缩短 上市时间、减少物理 仿真 数量、简 化仿真模型从而节省大量研制和管 理 费用。 ◎促 进研 发 知识 积 累 。有 效 的知识积累、管理和 重用体系 ，可
的 协 同
尊 是 实现对产品全生命 周 利 用现 有投 资 ，建 立 仿真 统 一 环
构造军工产品研发核心能力平台的关键技术——多学科设计／仿真集成管理
构成军工企业核心 能力 的关键要 素
航 空 、航 天 、船 舶 、兵器 、核 工 业等 领域 所研 制 的各 类军 品都 属 于 复 杂产 品 ，诸 如军 用 飞 行器 、航 天器 、作 战 车辆 等 ． 它们 的 ” 户需 求 复杂 、工 作 原理 复杂 、技 术 基础 复杂 、结 构 客 组成 复 杂 ” ，并 由此 导致 产 品的 开发 试 制 、试 验 、生 产 、维
军 工行 业 当前信 息化 建设 的 关键任 务 构 建产 品研 发核 心能 力平 台
— —
我 国军 工行 业 目前 正处 于 快速 发展 时期 ， 务 重 、 求高 ， 任 要
能 否短 周期 、高 质量 完 成军 品 科研 任务 已经 成 为军 工企 业 面 临 的 主要挑 战 ．这 种挑 战 正在 对 军工 企业 的核 心 能力 提 出更高 的 要求 。
不 可能 的。
构建产 品研发核心 能力 平 台，加快核心 能力要素的积
累 和整 合
核心 能 力要 素积 累 缓慢 、缺 乏 整合 ，既与军 工企 业过 去对 核 心 能 力 的积 累和 整合 缺 乏足 够重 视 有 关 ．也 与 缺乏 适合 的积 累和 整合 手段 有关 。
目前 ，为 了改 变这 种现 状 ．部 分军 工企 业 已经 开始 探 索如
＿＿ ＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿ ＿＿— —
ｍ ｕｔ ｉｃｐ ｉｅ ｄ ｓｇ ／ ｉ ｌｔ ｎ ｉｔ ｇ ａ ｅ ａ ａ ｅｍｅ ｔ ｌｄｓ ｉｌ ｅ ｉ ｎｓ ｍｕ ａ ｉ ｎｅ ｒ ｔ ｄ ｍ ｎ ｇ ｉ ｎ ｏ ｎ
北 京 天 舟 上 元 信 息 技 术 有 限 公 司 彭 旭 白文 亮
护等过 程 都非 常复 杂 。 在 复杂产 品的上 述 众多特 点 中 ．最重 要 的特 点无 疑是 工作 是 一个 主要 原 因 ： 在 很 多企 业 ，往 往 是一 代 人 离 开 了 ，其 多年 积 累 的知 识 、
Dymola—多学科系统仿真平台
Dymola—多学科系统仿真平台Dymola 是法国 Dassault Systems 公司的多学科系统仿真平台，⼴泛应⽤于国内外汽车、⼯业、交通、能源等⾏业的系统总体架构设计、指标分解以及系统功能验证及优化等。
Dymola ⽀持 FMI 标准接⼝协议，可⽤于集成不同软件建⽴的、不同详细程度的模型，进⾏MIL、SIL 和 HIL 测试。
产品介绍· DymolaDymola 作为多学科系统仿真平台，提供了多种属性的物理接⼝，覆盖机械、电⽓、热、流体以及控制等领域，结合Dymola 提供的Modelica 基础库和商业库，可⽅便⽤户创建物理系统架构以及不同复杂程度的系统功能模型。
Modelica 基础库为客户提供Modelica协会在机械、流体、电⼦电⽓、电磁、控制、传热等多个⼯程领域的更新研究成果。
Dymola 与各领域的企业和研究所合作，包括 Modelon、DLR、Claytex、Arsenal Research 等，为客户提供具有⾼⽔平的模型库，涵盖空调、蒸汽循环、液冷、电⼒、液压、⽓动、电机驱动、内燃机、传动、车辆动⼒学、柔性体、⽕电、⽔电、风电等领域，为产品的多领域协同研发提供多⾯的⽀撑。
Dymola 的 模 型 可 ⽤ 于 HIL 测 试， ⽀ 持 NI、dSPACE、Concurrent、HiGale、RT-Lab、ETAS 等实时仿真系统。
♦ 电⽓系统模型库针对新能源汽车，Dymola 提供了蓄电池库、燃料电池库、电动系统库、车辆动⼒学库，结合 Dymola 中的电⽓模型库和智能电机库，可⽤于搭建完整的混合动⼒汽车、纯电动汽车模型及供电⽹、充电桩模型，为新能源汽车电⽓系统和整车动⼒学特性的仿真分析和测试提供了完善的模型。
蓄电池模型库包括电池单体、电池组和 BMS，单体模型考虑了温度，寿命，SOC 对电池性能影响，BMS 除传统控制外还可加⼊了主动预防控制等特性。
电动系统库中拥有各类电器元件，并包括详细的半导体元件，如 IGBT，BJT，MOSFET 等，考虑了其瞬态效果与能耗。
协同仿真平台产品规划详细方案
产品技术方案 从系统体系结构（即三层业务模型）、产品功能和关键技术三个方面来阐述Make-or-Buy决策 确定哪些产品部件应当采购、外包开发或者自主研发项目计划从团队组成、资源和时间进度几个方面说明
目录
导读产品定义产品需求发展目标技术方案Make or Buy
产品定义
产品名称协同仿真平台产品概述涵盖整个研发过程概念设计初步设计详细设计实验……覆盖四个领域用户域功能域物理域过程域
产品特色
支持多用户工作环境支持企业级的软硬件资源整合支持文件级和参数级的数据跟踪联盟式跨域协同支持分布式计算和高性能计算File安全优化传输、Component优化使用机制、Message安全及时传递机制、Job监控及优先级策略支持企业应用集成KM系统，PM系统、PDM系统支持安全认证和数据加密丰富的二次开发API库，插件集成技术和脚步语言支持支持国际化，多语言
组件的基本框架三层简单流程DRM的分配和调度功能，集成HPC服务仿真数据管理过程和数据的可视化RD_BUS实现决策支持基本的API库桌面应用及浏览器访问发布产品的英文版
1年
3年
5年
目录
导读产品定义产品需求发展目标技术方案Make or Buy
基于知识工程的WBS模型
Input ={ 需求{R1,R2,R3,...}, 任务要求{W1,W2,W3,...},输入文档{...},......}；Output ={ 输出文档{D1,D2,D3,...}, 指标实际值{I1, I2, I3,...},......}；Constraints ={ 指标目标值{I1, I2, I3,...}, 规范{I1, I2, I3,...},时间,成本......}；Resource={人员{P1,P2,P3,...},材料{M1,M2,M3,...},......}；K ={{Input},{Output},{Constraints},{Resource},{参考型号设计实例，相关型号参数,设计资料,设计模板, 设计风险点},......}；K’ ={新型号设计实例，新型号参数,设计资料,设计模板, 设计风险点,......}；Imp={方法{WF1,WF2,WF3,…},手段{P1,P2,P3,…S1,S2,S3,…}}
基于概率统计的数字滤波方法研究
m
∞
X
m
kd + d/ 2
in
m
in
由分布密度的对称性 :
Pk +1 - Pk = 2
∫
m
X
如 Xm = 3 , k = 2457 , 因为最后结论与 Pm 的关系不大 , 可假 设 Pm = 50 % 。 由对称性可知 Xin ( t) 分布在控制区 2 ( [ ( k + i) d , ) + ∞] 的概率为 25 % 。 如果每隔时间 T 连续采集 n 个信号 , 在期望值为 Xm 的情况 下 , 由概率理论 n 个 Xin 分布在 [ - ∞, ( k - i ) d ] ( 控制区 1) 或 [ ( k + i ) d , + ∞] ( 控制区 2) 之间的概率为 : n Pmn = Pm1 × Pm2 × … × Pmn = 0 . 25 如果 n 个值都落在控制区 1 或都落在控制区 2 内 , 则说明属 于不正常情况 — — —期望值发生变化 , 这时需要重新计算新的期 望值 。 对于 n 的选取要合 适 , 如果取得很小的话 , Pmn 很大 , 系统不稳定 ; 如 果 n 很大 , 虽然系统稳 定 , 但只是增加计算量 , 对稳定性的影响不大 。 经 过试验 , n 取 7 ～ 15 之间 的素数较为合适 。 而 i的 选取直接与系统稳定性 和精度有关 : i 太小使 Pmn 变大 , 滤波效果不好 , 使 系统频繁波动 , 不稳定 ; 如果 i 太大 Pmn 小 , 但是 系统可检测的精度就大 了。 所以这构成一个矛 盾 , 在实际应用中要取合 适的 i 值 。 Xm 可采用平均 值法计算或 ^X m = kd + d/ 2 + ( ^P k +1 - ^P k) / 2 F 式 图 4 程序设计流程图 计算提高精度 。 在本数控布带缠绕机控制系统中 , n 取为 11 , Pmn 就达到 10 的负 7 次 , 而且计算量小 。 i 取 8 , 精度为 0 . 01 V 。 最后新的期望值 选取 n 个点的平均偏差 :
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第9卷第8期计算机集成制造系统 CIMSVol.9No.82003年8月Computer Integrated Manufacturing Systems Aug.2003文章编号:1006-5911(2003)08-0704-06Web 的多学科协同设计与仿真平台及其关键技术张和明,熊光楞收稿日期:2003-05-15;修订日期:2003-06-26。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(60274044);国家863/CI MS 主题资助项目(2002AA411320)。
作者简介:张和明(1966-),男,浙江仙居人,清华大学自动化系副教授,主要从事CAD/CAM/PD M 、并行工程、虚拟样机、网络化制造、复杂产品协同建模与仿真等方面的研究。
E-mail:h mz@ci ms.tsin gh ua.ed 。
(清华大学自动化系,北京 100084)摘 要:虚拟样机多学科协同设计与仿真平台是虚拟样机支撑环境的重要组成部分,在航空、航天、造船、汽车等复杂产品虚拟样机开发中有着广泛的应用。
通过对虚拟样机开发环境中多领域建模与仿真技术的需求分析,研究了协同设计与仿真平台的系统构成、关键技术和实现方案,支持跨平台和网络环境下对各设计与仿真工具之间的数据共享和各类工具的应用集成,并开发了基于Web 的原型系统。
通过初步应用实践,表明该系统能有效地支持复杂产品虚拟样机的协同开发。
关键词:虚拟样机;协同设计;集成平台;多学科中图分类号:TP311;TH391 文献标识码:A0 引言虚拟样机(Virtual Prototyping,VP)是一种基于计算机仿真模型的产品数字化设计方法。
在分布式环境下,以多学科设计和模型仿真分析为核心,由各种应用工具和支撑平台组成的VP 协同设计与仿真集成环境,可将不同工程领域的开发模型结合在一起,在产品设计阶段替代物理样机,对产品的性能、行为进行设计优化、性能测试和仿真评估[1]。
虚拟样机技术的研究和应用,改变了传统的设计理念,使产品开发由传统的 设计-样机制造-试验分析 模式走向了 设计-数字仿真-产品样机 新模式。
这对于设计创新,改进设计质量,缩短开发周期,降低产品成本,具有重要意义。
VP 多学科协同设计与仿真平台是虚拟样机支撑环境的重要组成部分,支持基于Internet 的多学科协同设计和交互仿真。
本文以复杂产品虚拟样机开发为背景,研究了多学科协同设计与仿真平台的系统构成、关键技术和实现方案,开发了基于Web 的原型系统。
对复杂产品VP 的设计过程、设计团队、产品与仿真模型进行有效地管理,支持跨平台和网络环境下对产品设计和仿真相关软件工具以及企业PDM 系统进行集成,可使有关人员能够有效参与将仿真全面应用于复杂产品设计中。
1 复杂产品虚拟样机开发的特点与系统集成技术复杂产品虚拟样机系统有以下特点[1,2]: 是由分布的、不同工具所设计的模型组成的模型联合体,包括CAD 模型、各种性能仿真模型等; 系统涉及多个学科领域、多种类型的联合仿真,需要工程设计、建模仿真和虚拟现实可视化技术的有机结合; 系统涉及复杂的管理技术,包括各类数据、模型、工具、人员以及过程的管理,支持产品开发过程的各个阶段。
复杂产品虚拟样机支撑系统结构如图1所示。
产品数据管理系统(PDM)是企业实施产品、团队、过程、项目管理的重要管理支撑平台。
但传统的PDM 技术对数据管理的粒度较大,主要集中在文件级,缺乏对模型的有效管理,难以实现工程设计模型与仿真分析模型的紧密集成。
作为复杂产品虚拟样机的支撑平台,需进一步拓展其功能和性能,尤其是对多学科建模与仿真工具的集成和协同支持[1,3]。
它与PDM 系统相结合,共同构成复杂产品虚拟样机的协同开发环境。
该平台既具有更细粒度的数据管理、协同交互和较好的实时性;又寄生于PDM 环境中,可充分利用现有PDM 系统中完善的文档管理、版本管理、配置管理和工作流管理等功能。
在支持多领域虚拟样机技术开发上,MDI 公司的ADAMS 是率先实现系统级仿真的商品化软件,它将产品的建模、仿真求解和可视化功能集成在一起,不但支持与C AD/CAE/C AM 的集成,而且实现了机械系统动力学仿真软件与控制系统(如液压、电子、气动、流体动力学等)的集成,可将控制系统模型输出到受控的仿真模型中,进行多学科仿真与分析。
一个复杂系统模型,通常是由不同专业仿真工具产生的领域模型组合而成的混合模型。
美国集成系统公司的Plug&Sim 是基于C ORB A 的仿真集成平台,可以将机械、电子、软件和控制等不同工具生成的模型组件集成在一起,构成复杂系统模型,并支持这些模型组件在各自的仿真工具环境下的协同仿真。
目前,Plug&Sim 已将控制系统设计与仿真软件Ma -trixX 、以机械C AD 模型为基础的复杂多体机构分析软件DADS 、面向混合信号和混合技术的仿真软件Saber 等仿真工具集成在一起,实现了机械、电子和控制领域的集成,支持复杂系统的多领域分布协同仿真和复杂产品虚拟样机开发。
2 VP 协同设计与仿真平台的功能框架2 1 系统的功能框架VP 协同设计与仿真平台为产品开发人员、模型或数据资源、建模与仿真工具之间的协同活动提供支持。
这些协同活动具有多领域、分布交互和异构性等特点。
因此,要解决各类人员、工具和由不同工具产生的异构模型之间的互操作与分布式仿真问题,就要在系统层次上对产品模型性能与行为进行分析与仿真,将仿真全面应用于复杂产品的设计。
该平台强调多学科协作,基于开放式环境,支持产品研制中地理位置分布的、跨学科领域的协同,实现资源共享;集成相关领域的多种设计与仿真工具,开发人员能够通过协同工作环境,在集成相关领域的设计/仿真活动的基础上,利用仿真模型分析产品主要性能,协商出最佳的产品设计方案;项目进展、设计冲突的协调、任务的分解下达、仿真结果的反馈、仿真变量的交互等都可以在协同工作环境下进行。
VP 多学科协同设计与仿真平台的功能框架如图2所示。
其中,支撑系统主要包括数据库、中间件、PDM 和多媒体电子会议系统,支持协同活动中人员、数据和工具之间的交互活动。
PDM 系统对协同产品开发平台的支持,主要侧重于对人员及其相关文档、工具的协同支持,这里的文档是指大粒度的数据;数据库支持的 人员与数据 和 工具与数据 的协同活动中,支持人员对数据的精确访问和工具对数据的灵活操作,这里的数据是指小粒度的数据;中间件系统对协同产品开发平台的支持主要侧重于 工具与工具 之间的协同支持,基于CORB A 、DCOM 等中间件系统,利用其对象组件和分布式通讯的特性实现工具之间的协同管理;多媒体电子会议系统主要辅助支持设计人员之间的协同工作。
从功能上讲,该平台与PDM 系统是相互补充的关系。
另外,VP 协同设计与仿真平台建立在PDM 系统的基础上,它的部分功能是基于PDM 系统进行二次开发和功能定制而成,可以充分利用产品数据管理系统PDM 的文档管理、版本管理、配置管理和工作流管理等功能,实现对仿真信息的统一管理。
但PDM 并不能完全满足支持协同产品开发的需求[3]。
主要体现在以下三个方面:705第8期张和明等:Web 的多学科协同设计与仿真平台及其关键技术(1)数据管理粒度 PDM 系统管理文档级的产品数据,对于文档内更细粒度的产品信息,缺乏有效的管理手段。
很多情况下,协同产品开发需要细粒度数据的信息共享和交互。
(2)协同的耦合程度 PDM 系统支持低耦合程度的协同交互,如电子审批、更改控制等。
信息交换一般是在问题求解过程的开始或者结束阶段,通过输入、输出数据流完成,设计任务之间的关联非常松散,没有实时性通信要求的协同。
VP 多学科协同建模与仿真的综合问题求解是分层次的,开发过程耦合程度高,设计任务之间的关联十分紧密,信息交换发生在问题求解过程中。
(3)协同交互的实时性要求 PD M 系统通常采用封装应用程序的方式进行应用的集成,难以实现应用程序内部模型级别的互操作。
2 2 系统的体系结构VP 协同设计与仿真平台主要由多学科建模工具、仿真运行和仿真结果分析以及可视化环境等几部分构成。
多学科建模与仿真运行环境集成了机械、电子、控制及其他相关的建模仿真软件,仿真结果分析及可视化环境则集成了有关的仿真分析及可视化软件,支持对仿真结果的分析。
设计人员通过虚拟样机协同仿真平台、PD M 系统,实现对仿真信息库、仿真运行数据库的访问。
系统实现框架采取C/A/S 三层逻辑结构,其体系结构图如图3所示。
(1)客户端(client)是分布于计算机网络的协同产品开发节点,包括产品模型设计、动力学与运动学仿真、有限元仿真分析、控制系统建模与仿真、协调管理等。
客户端一般采用某种计算机辅助软件工具开发产品。
(2)在客户端工具软件的外层采用DC OM 进行代理(agent)封装,实现与客户端工具软件或协同开发平台之间的动态数据交换。
(3)应用服务器(application server)作为公共应用和中央控制服务器,提供工具交互网关、数据过滤器、人员通讯器、模型转换器、产品对象和模型管理器、联邦管理器等协同应用服务支持。
(4)数据库服务器(database server)作为产品模型库和仿真模型库的中央管理服务器,对其访问可采用JDBC 、ODBC 或者ADO 等数据库访问中间件。
3 VP 协同设计与仿真平台关键技术3 1 网络环境下分布对象处理与协同管理为了在协同产品设计与仿真平台中,实现网络环境的数据交换,采用了基于C ORB A 和COM/DCOM 的分布式对象处理技术。
之所以采用CORBA 技术,是因为它是一种跨平台的分布式对象技术,可支持多种语言和网络协议,但C ORBA 开销比较大,系统响应慢,而C OM/DCOM 开销较小,响应速度快,并得到基于Windo ws 的许多软件支持,所以采用COM/DC OM 技术作为CORB A 进行数据交换处理的补充。
系统的运行框架如图4所示。
工具之间的协同可采取两种方案: 对速度要求不高的数据交互,采用CORB A 的IDL 进行封装,通过CORBA 总线交换; 对实时性要求较高或模型互操作阶段的数据交互,采取通过工具代理之间的直接交互,只是在建立连接的初期和撤销连接的系统后置处理阶段,接受CORB A 总线的调度。
在客户端工具软件的外层进行基于Agent 代理技术的封装。
代理主要有两个功能[3,4]: 与客户端工具软件进行数据交互,获取节点的状态信息和参数变化情况,并且将客户端工具软件所产生的数据进行一定的格式转换; 代表客户端工具软件与协同产品开发平台之间进行数据交换,将节点的状态信息和参数变化情况传送给协同产品开发平台,706计算机集成制造系统 CIMS 第9卷并且从协同产品开发平台获取所需要的信息。