背景和需求
以航空、航天為代表的高端裝備制造業(yè),其產(chǎn)品系統復雜性不斷增加,柔性化、客制化需求對產(chǎn)品性能、質(zhì)量、研制效率的要求也越來(lái)越苛刻,企業(yè)亟需通過(guò)產(chǎn)品設計研發(fā)手段的創(chuàng )新和研發(fā)范式的變革,來(lái)提升產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng )新能力,增強市場(chǎng)競爭力。
金航數碼緊密?chē)@復雜產(chǎn)品的設計研發(fā)過(guò)程,融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數據和知識工程等先進(jìn)技術(shù)、理念,通過(guò)大量技術(shù)論證及工程實(shí)踐,形成復雜產(chǎn)品數字化協(xié)同研發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺解決方案,滿(mǎn)足高端裝備制造業(yè)對復雜產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)、模型傳遞、數據貫通以及體系規范化、工業(yè)知識軟件化等方面的需求,為裝備制造業(yè)提供創(chuàng )新研發(fā)的工程應用APP 及協(xié)同研發(fā)新模式。
解決方案定位與架構
依據MBSE 方法論,金航數碼搭建了基于S-R-F-L-P(場(chǎng)景Scenario,需求Requirements,功能Functional,邏輯Logical,物理Physical)系統工程研發(fā)框架的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同研發(fā)平臺,形成以“基于模型定義、虛擬集成仿真”為核心要素的復雜產(chǎn)品敏捷設計與驗證快速迭代解決方案。該方案能夠有效解決當前行業(yè)內普遍存在的協(xié)同研制、數據孤島、協(xié)調壁壘等共性問(wèn)題,對于構建復雜產(chǎn)品單一數據源、推動(dòng)行業(yè)數字孿生能力和工業(yè)APP 發(fā)展具有使能器和催化劑作用。
技術(shù)架構方面,方案基于典型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IT 架構,在IaaS 層部署云計算、超算、存儲等基礎資源,在PaaS 層統一部署數字化協(xié)同設計與仿真的研發(fā)平臺,在SaaS 層通過(guò)知識和流程封裝,提供設計與仿真協(xié)同的應用服務(wù)(圖1)。
圖1 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的總體技術(shù)架構
功能架構方面,基于工業(yè)微服務(wù)構建全要素的平臺功能體系,包括業(yè)務(wù)管理、設計仿真、流程管理、數據管理等(圖2),可實(shí)現多專(zhuān)業(yè)、一體化、全天候的在線(xiàn)協(xié)同開(kāi)發(fā),支持設計人員通過(guò)微服務(wù)調用,實(shí)現工業(yè)APP 的快速開(kāi)發(fā),降低知識、流程封裝的技術(shù)門(mén)檻。
圖2 基于工業(yè)微服務(wù)的功能架構
關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng )新點(diǎn)
為了使該解決方案在企業(yè)能夠充分發(fā)揮作用,解決企業(yè)面臨的協(xié)同研發(fā)和數據管理等問(wèn)題,金航數碼攻克了如下關(guān)鍵技術(shù),支持復雜產(chǎn)品研發(fā)全價(jià)值鏈創(chuàng )新發(fā)展。
· 創(chuàng )建以系統工程研發(fā)框架為基礎的復雜產(chǎn)品正向設計協(xié)同研發(fā)新模式,構建了以模型為單一數據源的自頂向下設計定義、自下而上虛擬集成的業(yè)務(wù)架構,著(zhù)力打造設計與仿真數字化設計協(xié)同的最佳實(shí)踐。
· 基于單一數據源打通需求、功能、邏輯、物理、集成、驗證、確認等研發(fā)過(guò)程的數據鏈,打通了數據孤島和流程孤島,實(shí)現數據在線(xiàn)、全生命周期協(xié)同。
· 通過(guò)工業(yè)軟件集成與集中調用,規劃和分配HPC、仿真機等硬件設備資源,實(shí)現集約化的設計仿真工具與設備資源匯聚,推進(jìn)實(shí)現構型受控的設計仿真大數據匯聚與供給,基于平臺提供的工業(yè)微服務(wù)架構,促進(jìn)形成網(wǎng)絡(luò )化工業(yè)生態(tài)體系。
工程應用效果
本解決方案建立了基于MBSE 設計與仿真驗證的正向研發(fā)新模式,已服務(wù)于航空、航天、核工業(yè)和船舶等諸多復雜產(chǎn)品制造業(yè),解決了復雜產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中針對布局、布置、外形、重量、氣動(dòng)設計、氣動(dòng)特性、性能、控制、載荷、靜彈等多專(zhuān)業(yè)設計與仿真中遇到的協(xié)同研發(fā)和數據共享等共性問(wèn)題,促進(jìn)了企業(yè)研制體系創(chuàng )新。另外,作為企業(yè)研發(fā)知識的載體,有效促進(jìn)設計與仿真知識的積累和傳承,提升協(xié)同研發(fā)能力,縮短產(chǎn)品研制周期。
通過(guò)協(xié)同研發(fā)平臺可構建良好的設計與仿真研發(fā)生態(tài),打破信息壁壘,促進(jìn)復雜產(chǎn)品制造各產(chǎn)業(yè)鏈主體的協(xié)同,增進(jìn)跨行業(yè)、跨地區的互動(dòng)合作,提升行業(yè)整體設計與仿真研發(fā)效率。