產品研發協同設計與仿真解決方案

1、需求背景


目前,國內大部分科研院所都已實施了CAD/CAE/PDM方面的信息化建設,在很大程度上提升了產品研發能力,但在協同設計仿真領域仍然存在以下主要問題:


(1)、產品研發過程之中主要依靠溝通會、協調會、任務協調單等方式進行任務下發、協同及過程監控,多部門、多專業、多人員之間協同效率較低,研發過程難以實時監控;


(2)、產品設計仿真需要借助大量商業工具軟件及企業自研計算程序,但目前這些工具之間主要依靠手工方式進行數據處理與傳遞,多輪迭代分析效率較低;


(3)、目前PDM系統之中主要以設計仿真結果數據管理為主,設計仿真過程數據大都存儲于本人計算機之中,容易造成多版本數據引用錯誤,研發問題難以快速準確定位,難以實現基于數據支撐的多部門、多專業、多人員、多工具快速協同設計仿真;


(4)、隨著研發人員新老更替,大量優秀的產品設計仿真經驗與知識得不到有效的梳理、固化與傳承,研發知識流失嚴重;

基于以上問題,迫切需要借助信息化手段,實現對協同設計仿真任務、流程、多學科協同設計仿真過程、數據及知識的規范化管理及協同應用,以提升產品協同設計仿真工作效率與管理水平。


2、解決方案

安世亞太科技股份有限公司在研究我國主要科研院所協同設計仿真相關業務特點、信息化現狀、主要問題及信息化建設需求的基礎之上,提出了能夠支持多部門、多專業、多人員、多工具的協同仿真解決方案,方案框架如下圖所示:


圖1. 平臺框架


說明:

協同設計仿真平臺從下至上主要由資源層、執行層、管控層以及數據支撐層幾部分構成,資源層主要對應企業各類設計仿真工具資源、企業自研程序預算法等,執行層主要由協同仿真支撐環境以及基于此的專業定制內容構成,是研發人員進行協同設計仿真的主要工作環境,管控層是管理人員進行任務下發、流程構建以及任務過程監控的主要工作環境,支撐層主要實現對協同設計仿真過程數據及相關知識信息的規范化管理,是實現基于數據協同的重要支撐環境。


未來基于安世亞太協同設計仿真平臺的產品協同設計仿真應用場景如下圖所示:



圖2. 未來基于平臺的協同設計仿真應用場景


說明:

借助標準研發流程模版,研發管理人員可以快速進行研發流程構建以及研發任務分配與下發,研發執行人員接收到管理人員下發的任務之后,完成任務的接收、執行與反饋,在研發任務執行過程之中,可以結合快速計算過程模版進行研發任務的快速執行,針對研發過程數據統一納入系統研發過程數據管理,結合系統提供的流程與數據管理功能,管理人員可以實現對研發流程與任務的過程監控。


3、客戶價值

協同設計仿真平臺主要應用價值如下:

(1)、實現協同設計仿真分析任務的快速分解及下發,支持可視化的研發過程監控;


(2)、實現對協同設計仿真工具軟件及企業自研程序的封裝與集成,實現多工具之間自動化的數據傳遞,減少數據手工處理時間,提升多學科多輪迭代分析效率;


(3)、實現對研發過程數據的統一規范化管理,構建協同數據中心,通過專業協同數據模板實現多部門、多專業、多人員之間的協同設計仿真;


(4)、通過規范化的數據管理與自動化的數據傳遞,減少數據引用誤差,支持研發過程問題的快速反向追溯,提升產品研發準確度,確保研發質量;


(5)、支持對復雜機電設備優秀設計仿真流程、經驗與知識的固化與重用,不斷豐富企業知識積累。


4、案例應用

(1)、航天某所協同仿真平臺


某所是我國航天運載火箭總體設計單位之一,同時也是航天載人飛船、探月工程的技術抓總研制單位。近年來,隨著我國航天事業的快速發展,其承擔的型號發射任務越來越重,并且質量控制要求越來越嚴,傳統的試驗驗證方式已不能滿足日益緊迫的研發任務需求,為此,該所引進了大量的設計仿真工具軟件,在一定程度上提升了產品研發效率,但隨著仿真應用的深入,問題也隨之而來,主要表現為:

  • 設計仿真工具眾多、據統計,僅其總體、結構、氣動等幾個主要部門使用的設計仿真工具軟件及自研程序與算法將近200余個;
  • 各工具大都處于分散應用狀態,在仿真過程之中,需要研發人員進行大量的手工數據處理及數據傳遞工作,多工具之間多輪迭代協同效率不高;
  • 多部門多人員之間主要依靠傳統的任務協同單方式進行專業間協同,管理人員難以及時了解協同仿真工作進展;
  • 協同設計仿真數據處于分散管理狀態,多部門多專業多人員數據協同困難,并且經常在協同設計仿真過程之中造成數據引用錯誤,容易埋下質量隱患;

基于以上問題,該所提出了協同設計仿真平臺建設需求,擬通過信息化手段實現對上述關鍵問題的解決,最終實現多部門、多專業、多人員、多工具之間的協同設計仿真。


基于以上需求,我們給出的解決方案如下:


圖3. 某所協同仿真解決方案


  • 經過系統實施,目前取得了以下建設成果:
  • 規范了XX所型號研發協同設計仿真工作流程,明確了各小組、各人員主要工作職責及相互協作關系;
  • 實現了型號項目總師及科室主任對對協同設計仿真過程的整體可視化管理;
  • 實現了XX所將近200多個自研程序算法的封裝固化以及幾十余個標準研發過程流程模板的定制,促進了研發知識的重用與傳承;
  • 通過專業間數據輸入輸出模板定制,數據前處理時間有原來的0.5天或者更長縮短至分鐘級;
  • 通過多工具集成,多學科協同仿真工作效率平均提升60%以上,并且結合研發過程數據管理,每次計算過程與結果均可有效追溯;
  • 通過仿真報告模板定制,大大簡化了仿真報告編制時間,由原來的1-2天縮短至1-2小時;

 

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