案例分享|多学科协同设计仿真平台

多学科协同设计仿真平台案例

项目背景

航天某所是主要从事运载火箭、载人航天工程、应用卫星和月面巡视探测器的研究与设计。在研发活动中，该所始终追求研发效率的高效性，积极总结自身存在的问题，寻找解决问题的科学方式，多学科协同设计仿真平台便是基于该所在研发活动中遇到的问题而开发建设的。

平台项目实施前，该所在研发活动中主要存在几个问题：

如各专业之间及专业内部数据传递采用手工方式，以剪切、粘贴方式实现数据共享，设计人员大量时间耗费在重复、繁琐的数据处理和准备工作上，数据准确性得不到保证，工作效率较低；

没有规范设计过程及设计方法，同样的问题，因设计人员不同得到不一样的结果，设计过程得不到有效管理，上游数据不能及时传递到下游，管理人员不能准确了解各专业完成情况；

设计过程数据缺乏有效管理，设计人员各自将数据保存在本地计算机中，数据存在流失现象，历史数据难以追溯；

设计人员自编设计软件不规范，自己编的软件只有自己能看懂、只有自己会使用、只有自己能修改，难以实现共享和重用，存在知识流失现象等。

解决方案

多学科协同设计仿真平台的建设充分结合了该所的研发现状和实际需求，包括易于使用的客户端、针对不同专业研发特点而开发的专业仿真子系统，研发活动中的仿真流程管理、过程数据管理、仿真工具封装和模板定制等内容。

平台框架如下：

图 系统框架

多学科协同设计仿真平台的主要模块功能如下：

• 门户模块

基于Web的协同设计仿真用户界面和统一的功能入口，提供客户化的定制和多语言的支持，通过多视窗的浏览方式方便工程师进行系统各功能模块的快速调用，以及设计仿真过程监控和研发结果的动态显示。

• 设计仿真流程与研制过程管理系统

为该所实现流程定义与执行、团队协作、应用集成等，简化了该所研发工程师团队之间的通讯过程，缩小了管理任务，提高研发效率，为领导层对项目的管理和监控提供了工具。

• 设计仿真过程数据管理模块

实现了数据定义、研发过程数据自动记录、元数据管理、网络文件管理、数据应用集成、数据版本管理、视图定义等功能，可全面存储和管理计算过程中的各类数据，保障该所研发活动数据的唯一性，有效进行技术状态管理。

• 设计仿真过程集成模块

实现了多学科工具的协同工作与优化计算，并能够对该所研发活动中涉及到的各类应用模型、软硬件资源进行管理和共享，实现分布计算和集成高性能计算。

• (仿真流程与应用组件)资源库模块

实现对该所各种已封装和已定制的仿真流程和应用组件进行统一的管理与共享，并通过设置不同的权限等级控制其他人员对资源库的访问。

• 设计仿真工具封装模块

提供各类软件调用接口和参数解析工具，封装各种应用程序或自编算法，形成专业化的应用组件。用于创建优化计算、试验设计、人机交互等组件，并可以根据需要开发新的应用组件。

应用效果

自从该所建立了多学科协同设计仿真平台后，较大程度上改善了该所在研发活动中遇到的问题，明显提升了该所在研发设计活动上的整体工作效率。

如平台的搭建和专业仿真子系统的定制，增强了该所研发活动的协同性和高效性，研发效率得到较大幅度提升，协同工作产生的效果远远超出预期；通过平台的设计仿真流程与任务管理，使该所在研发过程中的各级流程变得清晰和规范化，使研发项目负责人对项目能够全面监控和管理，提升了项目的整体把控能力；研发过程数据管理功能将研发活动中离散的软件工具进行了统一管理，并打通系统间的数据流，消除了研发过程中的信息孤岛，使得该所研发过程中数据传输的准确性得到大幅提高，保障了协同研发工作的有效开展；平台通过对该所设计活动中常用的仿真流程和步骤进行固化和封装，使得该所实现了对研发知识的沉淀和重用，同时参数化模板的直接调用同样加快了研发速度等。