cae协同仿真平台的应用.doc

一 协同CAE仿真平台建设需求分析随着CAX（CAD/CAE等）技术、计算机信息技术、网络技术的发展以及在企业产品设计中的应用，从根本上改变了传统的设计方式。目前，国内一部分企业在产品研制过程中已逐步采用数字化的三维设计以及应用CAE技术对产品进行分析、计算及仿真，在一定程度上提高了设计水平，降低了研制成本。但目前大部分企业数字化的产品设计基本还主要局限在将原有的二维图纸应用CAD软件设计为三维模型，CAE分析停留在单一专业、单一工具的仿真应用层面。还存在着一系列的问题需要解决：各种分析仿真软件分散在相关专业的少数设计人员手中，软件无法充分共享。各种软件没有按设计及仿真流程进行集成并形成专用设计仿真系统，大部分数据流衔接需要依赖人工完成，这种工具的孤岛状态造成过程效率低、可靠性差。各专业独立设计、难以协调，各级模型相互关系松散，难以实现系统综合性能的提高和优化，难以通过先进软件的应用实现总体设计能力的提升。设计仿真流程不够清晰和规范，单次设计仿真循环的代价过高，设计仿真过程和结果难以重现；项目的执行和监控仍主要依赖大量协调会议和碰头会，项目的状态和进度难以有效控制；设计仿真数据分散独立，缺乏完整的管理体系，数据利用率低。基于对国内大部分企业的设计仿真现状及需求分析，企业有必要对仿真业务管理模式进行革新，加强仿真数据和流程的管理，构建特定的协同仿真业务管理平台。通过协同仿真平台的建设，实现仿真过程的协同化和标准化，管理仿真数据、流程、软件资源和任务调度工具，并能与企业其他信息化系统（如PDM等）进行集成，实现互联互通。二 协同仿真平台建设方案基于ANSYS EKM以及ANSYS Workbench建立企业协同仿真平台，该平台以协同仿真管理为核心，管理仿真团队、仿真流程。同时，针对流程执行过程中的各任务节点，借助于由ANSYS Workbench搭建的专业仿真分析环境执行具体的仿真分析工作。协同仿真平台两大组成部分的作用如下：ANSYS EKM：为企业构建协同仿真平台的协同管理环境，能够实现仿真数据的多维度统一管理，并通过任务流程系统实现仿真项目、流程的有效管理，实现仿真人员、仿真任务、数据之间的高效协同。ANSYS Workbench：为企业构建仿真工具应用集成环境，打通工具软件间的数据壁垒，集成仿真过程中使用的相关工具，并定制相关的过程模板，形成统一的仿真客户端环境。总体来说，EKM定位于对仿真流程、仿真数据及仿真人员的管理。WB定位于对过程的工具集成，模板定制。利用WB集成各种软件工具，并以模板的方式定制仿真分析过程，利用软件工具及相关的模板能够在工程集成环境中执行EKM分解出的仿真任务。同时，WB能够自动地管理分析项目相关的数据文件，这些数据文件可上传到EKM数据仓库进行统一管理。三 仿真管理协同环境仿真管理协同环境主要包括仿真数据管理及仿真流程管理两部分功能：（1）仿真流程管理cae流程由一系列企业自身的业务流程组成。通过建设仿真流程管理模块，仿真流程可自动生成或直接建立，流程引擎驱动仿真流程的流转，并根据流程节点的完成状态进行流程监控。（2）仿真数据管理提供专业的仿真数据管理服务器，保证数据集中管理，减少大量查找仿真数据的时间，快速获取数据，积累、重用仿真历史数据，保护知识产权。仿真数据管理功能除了提供对数据的批量上传下载、数据检索、数据版本管理及检入检出等基本功能外，还可以针对上传的数据进行信息处理。在安全性方面，系统能够对数据的访问及操作权限进行配置；能够划分独立的数据分区，允许对各分区数据进行独立的用户及权限配置；能够对数据进行全生命周期管理，并自动完成数据生命周期各阶段的用户及权限配置。四 仿真执行协同环境通过仿真执行协同环境，为仿真人员提供一个集仿真工具、仿真模板、仿真过程一体化的仿真工作台面。通过工具集成、过程标准化及规范化、参数化及参数管理、优化设计、仿真知识管理、基层仿真资源模块的建立，形成仿真执行协同环境。产品研制的各种仿真序列工作，都可以全部在仿真执行协同环境中集中起来，形成一个综合化的产品仿真执行协同环境。（1）仿真工具集成仿真工具集成模块将各类仿真工具封装在工作台面中，提供一个统一的工作环境，实现集成各类CAE工具。该系统能够打通各类CAE工具接口，实现仿真数据流传递；建立统一的仿真集成环境，支持自研软件和工具的集成。（2）仿真过程标准化及规范化仿真过程标准化及规范化模块通过将定制设计分析过程，实现设计、分析过程的标准化和知识化。该系统能够建立可配置的各分析类型的分析流程和过程，规范设计分析流程，确定各分析流程之间的数据传递关系，针对各个分析类型提供向导式的分析模块，帮助分析人员进行复杂的仿真分析。（3）仿真知识伴随仿真知识伴随模块将仿真分析经验和知识封装在仿真分析模板中，使专家的仿真分析经验和知识贯穿到整个分析过程中，实现仿真知识的积累和重用。该系统可通过模板的形式引导用户快速完成几何模型导入、网格划分、材料属性定义、边界条件施加、求解和后处理，并基于客户化的报告模板生成分析报告，实现仿真全过程的向导化和模板化。（4）参数化及参数管理参数化及参数管理模块通过定义模型参数及参数管理，实现参数化建模及分析，提高了仿真分析效率。参数化及参数管理模块可以定义参数，并基于参数管理器对参数集中管理，当确认分析过程能够完整走通后，用户可以进行参数调整，并重新执行求解，实现基于参数的仿真过程驱动。（5）优化设计优化设计模块与参数管理器结合，通过设计参数的调整，实现优化设计。优化设计通过设计探索驱动参数的运行，可以进行最大值最小值搜索、响应面分析等优化分析。五 协同仿真平台价值总结协同仿真工作通过仿真流程管理规范仿真任务执行，保证正确的数据传递到正确的仿真人员，并且使仿真人员工作目的更加明确，从而有效提高仿真工作的效率。此外，仿真流程管理具有柔性扩展机制可将特定仿真流程固化，简化仿真过程，并能与企业现有应用系统进行集成。仿真技术集成通过仿真技术集成，各种工具软件集成到一个统一环境中，工程师不需要切换到各种工具界面环境，软件之间的数据传递自动完成，大大减少仿真工程师的非技术性劳动，提高工作效率。能够将一些具体的、流程化的分析过程进行封装，实现仿真全过程的向导化和模板化。协同仿真异地部署通过异地部署，构建产品研发和制造的网络化环境。协同仿真异地部署为时空上分散的仿真工作人员提供一个“面对面”的协同工作环境，实现不同区域的仿真数据共享，不仅改善相互间交流信息的方式，缩短传递信息的途径，消除在时空上相互分割的障碍，而且节省工作时间和精力，提高工作质量和效率。历史仿真数据