智慧院所建设的核心落地技术

描述
1. 场所分离，跨部门无 法协同
2. 结构、电子、软件分 头设计，早期没有闭 环
3. 异构模型无法连接 4. 无法做整机级虚拟仿
真 5. 数据、仿真结果无法
追踪 6. 模型管理与重用
3D 结构与机构仿真
CFD 仿真
仿真数据
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框架图
测试数据
用户使用数据
测试
历史数据 1D 机电系统仿真
控制开发
R F L P
System V&V
Teamcenter 系Fra Baidu bibliotek工程管理平台
Knowledge Capitalizatio
n
Simcenter 预测性工程分析
系统驱动的产品研发:需求管理
需要、要求、指标、参数的工程化描述
Page 11
产品
系统
子系统
零件
系统驱动的产品研发:功能分析与逻辑架构
SE Workbench
rshaft_1
Chassis
rshaft_1
specify behavior
可重用模型库
模型
模型 元件
仿真 架构
仿 真 I/O
仿真 配置
经配置的多领域仿真
仿真和验证
系统驱动的产品开发 ——从需求至测试报告的可追溯性
产品需求

验证策略
验证规划
追溯至需求 下个项目的重用
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数字 - 试 验 试验配置
系统驱动的产品研发演变过程 ——过去30年从未停止
需求工程 产品工程
基于文档 图纸
需求管理 几何CAD Mockup
+性能属性
基于PLM的 闭环管理
全系统（机电软） Mock-up
性能工程
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纯物理试验
CAE & 试验
+ 预测性工程分析
性能数字化双胞胎
系统驱动的产品研发重要意义
系统需求
2.5 x
系统驱动的产品研发目标
描述
1. 高精度性能数字双 胞胎，实现预测工 程分析
2. 基于数字双胞胎进 行整机级性能预测 与设计优化
SDPD = 应用建模与仿真技术来支持系统需求、 设计、分析、验证与确认——为跨领域协 同的产品开发、制造和使用提供支持，来 预测/验证横跨全系统性能（包括机械、电 气、软件和控制等）的产品和流程
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系统驱动的产品研发SDPD
核心要素
需求 建模 流程 验证 数据 知识
需求
设计 工艺
试验
维护
多系统 产品全生命周期
1D /CAE
Aircraft 指标 • 安全分析 / FMECA • 可靠性 • 物理性能 • 机械结构 • 控制&软件 • 制造 • 重量 • ...
Aircraft Design 方法和工具 • 管理异构多样工具 • 管理模型和数据 • 可追溯性 • 增加模型和数据的一致
性
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系统驱动的产品研发-复杂系统研发现状
智慧院所建设的核心落地技术 系统驱动的产品研发
中国制造2025与德国工业4.0的共同要求
持续优化的智能技术将改变一切
改变产品研发模式
云
改变产品制造模式
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众包设计
系统驱动产品开发
全寿期 大数据分析
增材制造
高级机器人
智能自动化
智慧院所关键要素 ——智能产品研发为重要组成部分
规划
1. 智能产品与生产模型及平 台：
Functional
Logical
Physical
Teamcenter
Simcenter System Synthesis
Simcenter Amesim
Analysis request
Architecture
Mapping
Deploy simulation
Teamcenter
Model Management
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系统驱动的产品开发：基于PLM的闭环设计
需求、功能、逻辑架构
specify realize
确定，跟踪和配置 实现，执行，验证和校核
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多领域仿真架构
Battery
elect_1_2 elect_1_1
E-motor
rshaft_1
rshaft_1
Gearbox
rshaft_1 ICE
设计改动导致开发预算
增加50亿美元
后期系统综合问题频出，几乎是3年的超期
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由于两个软件模块之
间的通信错误造成
指导和状态信息完全 丧失
Ariane 5火箭升空不 到40秒失去控制爆炸
由于不同部件的两套不同 需求导致火星探测器进入
火星60英里的轨道时被烧毁
系统驱动的产品开发
System Driven Product Development (SDPD) SDPD = 西门子实施MBSE的落地方案 MBSE = 基于模型的系统工程
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SE Architectures
A/C SE Architectures
• 操作视图 • 功能视图 • 多领域视图 • 逻辑视图 • 拓扑视图 • 物理视图 • ...
以及它们之间的关系
系统驱动的产品研发:物理实现
Requirements
Product Lifecycle Management
产品与生产知识的自组织、 自行动. 统一、多学科、可 视化、网络化、开放。
2. 智能规划与概念设计
整合专家知识与客户智慧形 成好的主意与概念
3. 智能产品开发
• 自动优化与验证跨学科的产 品性能满足设计目标
4. 智能生产开发
• 抽取产品的生产智能信息， 规划与开发智能的生产系统
5. 智能生产
测试要求和过程
测试条目和试验台建设
验证执行 虚拟测试数据 物理测试数据
验证报告
系统驱动的产品研发组成
系统工程多领域 管理流程 （横向、宽度） 需求管理 项目管理 技术状态管理 。。。
系统工程多技术 工具流程 （纵向、深度） 建模工具 仿真工具 验证工具 。。。
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• 数字化工厂监控与适应生产， 以实现效率、利用率和质量 的最大化
6. 智能支持
• 智能产品提升实时丰富的服 务知识，为客户提供最大化 产品生命周期价值
研发
智能 生产
智能 生产 开发
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制造
智能 支持
智能 产品 开发
支持
智能产品 与生产模 型及平台
智能规划 与
概念设计
系统驱动为智能产品研发的落地技术
70%
重要性和收益： 显著降低产品开发周期 优化并提高机电产品性能 提高产品质量和可靠性
方案设计
16x
详细设计
110 x
系统验证
设计缺陷被引入
30% 40x
系统确认
50%
子系统 集成
20%
10%
设计缺陷被发现
修正缺陷的成本
改进的方向
Source: NAFEMS 2015 – Christian Bénac ; Head of Modeling and Simulation Deployment, Airbus