前言：在復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)過程中，仿真與試驗(yàn)有著不解之緣，二者都是產(chǎn)品驗(yàn)證的技術(shù)手段。仿真主要用于早期概念階段和原理樣機(jī)階段的虛擬驗(yàn)證，試驗(yàn)則用于產(chǎn)品研制各個(gè)階段，在真實(shí)環(huán)境下開展實(shí)物試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位的指標(biāo)驗(yàn)證。仿真的目標(biāo)是剔除早期失效、減少物理試驗(yàn)次數(shù)，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，仿真需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定仿真模型，提高仿真的精度。試驗(yàn)技術(shù)與仿真技術(shù)逐漸出現(xiàn)交叉融合趨勢(shì)，如半實(shí)物仿真試驗(yàn)、虛擬試驗(yàn)等，這些新的試驗(yàn)手段對(duì)實(shí)物試驗(yàn)形成了有益補(bǔ)充，進(jìn)一步縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，從而降低了產(chǎn)品研制成本。
【試驗(yàn)工程師·公益學(xué)習(xí)營(yíng)】第三期第4講于2020年4月10日如期舉行，分享主題為《工程仿真數(shù)據(jù)管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享》，本期講師是瑞風(fēng)協(xié)同資深技術(shù)經(jīng)理孫焱。孫焱在北京航空航天大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)碩士畢業(yè)后，在CAE仿真工具應(yīng)用和工程仿真數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域積累了十多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)CAE仿真工具軟件集成及二次開發(fā)、仿真數(shù)據(jù)可視化及仿真數(shù)據(jù)管理的技術(shù)有比較深入的了解，目前研究方向是工程仿真和虛擬試驗(yàn)。
孫焱在本期課程中，重點(diǎn)圍繞以下四個(gè)方面為大家進(jìn)行講解：工程仿真數(shù)據(jù)管理的意義與挑戰(zhàn)、仿真數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用思路、仿真數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)和仿真數(shù)據(jù)管理建設(shè)效果。
復(fù)雜產(chǎn)品仿真過程會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)和模型，包括幾何模型、網(wǎng)格模型、載荷工況、邊界條件、求解文件，單個(gè)計(jì)算結(jié)果甚至高達(dá)幾十G。仿真數(shù)據(jù)是復(fù)雜產(chǎn)品研制過程中的一項(xiàng)寶貴資產(chǎn)，在設(shè)計(jì)決策過程中起著重要作用。
復(fù)雜產(chǎn)品仿真數(shù)據(jù)面臨著專業(yè)多、工具多、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多樣等諸多挑戰(zhàn)。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，需要對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)仿真數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，保證數(shù)據(jù)的安全性和一致性；并依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，固化復(fù)用仿真經(jīng)驗(yàn)，提高仿真效率，提升仿真水平，更好的服務(wù)于復(fù)雜產(chǎn)品研制工作。
孫焱結(jié)合兩個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行深入講解，第一個(gè)場(chǎng)景是CFD仿真數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。通常各個(gè)單位的CFD仿真工程師都會(huì)同時(shí)參與多個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)工作，在CFD仿真工程師進(jìn)行氣動(dòng)計(jì)算時(shí)往往需要根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行大量工況的仿真；其次，CFD仿真工程師完成仿真后，其他專業(yè)人員如結(jié)構(gòu)工程師需要了解飛行器表面的壓力分布，并利用氣動(dòng)計(jì)算結(jié)果來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而氣動(dòng)部門負(fù)責(zé)人則需要審核該工程師完成的工作，以上都帶來(lái)了不同的仿真數(shù)據(jù)管理需求；而作為CFD仿真工程師，往往還會(huì)遇到如下情形：計(jì)算的模型網(wǎng)格規(guī)模較大，個(gè)人計(jì)算機(jī)無(wú)法勝任，需要將仿真任務(wù)提交到遠(yuǎn)程計(jì)算中心進(jìn)行計(jì)算，遠(yuǎn)程計(jì)算的結(jié)果如何保存和查看也是一個(gè)典型的問題。
針對(duì)以上問題，提出了相應(yīng)的解決思路
1、基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，以模型為中心來(lái)管理相應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)，以模型的工況標(biāo)識(shí)、版本標(biāo)識(shí)等來(lái)解決多產(chǎn)品多工況的仿真數(shù)據(jù)管理，仿真數(shù)據(jù)還可以進(jìn)行發(fā)布和審核，便于其他專業(yè)工程師引用。
2、采用軟件集成技術(shù)、組件封裝技術(shù)將CFD仿真腳本和相關(guān)的模型文件封裝為組件模型包，通過組件模型的形式進(jìn)行分享和管理，進(jìn)行仿真知識(shí)的積累、分享和復(fù)用。
3、基于遠(yuǎn)程計(jì)算服務(wù)，結(jié)合遠(yuǎn)程可視化技術(shù)來(lái)解決千萬(wàn)規(guī)模級(jí)網(wǎng)格單元的流體仿真計(jì)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、后處理、瀏覽等問題。
第二個(gè)場(chǎng)景：復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真過程中，多專業(yè)的仿真數(shù)據(jù)如何管理和應(yīng)用？多專業(yè)仿真數(shù)據(jù)管理分為單個(gè)工程師完成多專業(yè)仿真和多人協(xié)作完成多專業(yè)仿真兩種情形。多專業(yè)仿真比單個(gè)專業(yè)仿真更關(guān)注仿真數(shù)據(jù)的共享和引用，而多專業(yè)仿真數(shù)據(jù)的共享和引用主要有兩種解決思路：一種與前述類似的通過仿真BOM的方式來(lái)管理多專業(yè)的模型，包括模型上傳、模型發(fā)布、模型審核與模型引用；另一種則是通過仿真項(xiàng)目流程方式來(lái)管理多專業(yè)的仿真模型數(shù)據(jù)，通過任務(wù)參數(shù)映射、數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞等實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的分享和引用。多人協(xié)作完成多專業(yè)仿真過程的數(shù)據(jù)管理核心思想就是將多專業(yè)仿真任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃、分解，將仿真數(shù)據(jù)與任務(wù)相關(guān)聯(lián)，基于流程完成仿真數(shù)據(jù)的傳遞和引用。主要步驟包括：仿真項(xiàng)目規(guī)劃、任務(wù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)規(guī)劃、仿真組件封裝、仿真過程執(zhí)行、仿真數(shù)據(jù)引用、仿真數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和瀏覽。綜上，仿真數(shù)據(jù)管理的總體思路：一是仿真數(shù)據(jù)生命周期管控，二是仿真數(shù)據(jù)的應(yīng)用。以產(chǎn)品BOM為基礎(chǔ)，以專業(yè)學(xué)科為導(dǎo)向進(jìn)行仿真生命周期全過程的仿真數(shù)據(jù)管理，涵蓋項(xiàng)目任務(wù)WBS、流程、輸入/輸出、模型、網(wǎng)格、結(jié)果、組件等多種數(shù)據(jù)，既可以管理文件級(jí)的數(shù)據(jù)，也可以管理參數(shù)級(jí)的數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)圍繞產(chǎn)品BOM組織，均與BOM節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，可以快速瀏覽、查詢各類數(shù)據(jù)。可對(duì)產(chǎn)品各專業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行版本對(duì)比、過程追溯，形成版本譜系圖；通過大量項(xiàng)目數(shù)據(jù)積累，實(shí)現(xiàn)仿真知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的積累和復(fù)用。
仿真數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用思路中涉及到了很多相關(guān)的技術(shù)，下面就簡(jiǎn)要介紹以下幾種仿真數(shù)據(jù)管理常用的關(guān)鍵技術(shù)：
1、模型管理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)技術(shù)，包括：模型管理技術(shù)、仿真數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模技術(shù)、數(shù)據(jù)版本管理技術(shù)、數(shù)據(jù)安全技術(shù)。2、工具軟件集成技術(shù)，包括：FMI服務(wù)總線技術(shù)即FMI通用總線框架和基于FMI接口標(biāo)準(zhǔn)的工具軟件集成技術(shù)，以及組件插件技術(shù)即組件核心模塊通訊技術(shù)及數(shù)據(jù)交換技術(shù)。3、遠(yuǎn)程計(jì)算服務(wù)，包括：遠(yuǎn)程任務(wù)管控、調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度客戶端及遠(yuǎn)程監(jiān)控。4、遠(yuǎn)程可視化技術(shù)，包括：Web端/客戶端可視化瀏覽技術(shù)、服務(wù)端數(shù)據(jù)后處理及顯示技術(shù)。
仿真類型的多種多樣：結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電磁、控制等，伴隨仿真過程進(jìn)行，仿真數(shù)據(jù)和模型海量增長(zhǎng)，使仿真數(shù)據(jù)管理遇到巨大挑戰(zhàn)。利用仿真數(shù)據(jù)管理技術(shù)手段，可以對(duì)仿真過程、仿真數(shù)據(jù)和仿真模型進(jìn)行有效的組織和管理，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)仿真數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和規(guī)劃，保證仿真數(shù)據(jù)的安全性和一致性，固化研發(fā)經(jīng)驗(yàn)并快速?gòu)?fù)用，規(guī)范仿真分析過程，簡(jiǎn)而言之，仿真數(shù)據(jù)管理技術(shù)可以將仿真對(duì)企業(yè)的價(jià)值，發(fā)揮到最大的效用。
仿真數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)DENOVA?
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