产品研发协同设计与仿真解决方案

1、需求背景


目前,国内大部分科研院所都已实施了CAD/CAE/PDM方面的信息化建设,在很大程度上提升了产品研发能力,但在协同设计仿真领域仍然存在以下主要问题:


(1)、产品研发过程之中主要依靠沟通会、协调会、任务协调单等方式进行任务下发、协同及过程监控,多部门、多专业、多人员之间协同效率较低,研发过程难以实时监控;


(2)、产品设计仿真需要借助大量商业工具软件及企业自研计算程序,但目前这些工具之间主要依靠手工方式进行数据处理与传递,多轮迭代分析效率较低;


(3)、目前PDM系统之中主要以设计仿真结果数据管理为主,设计仿真过程数据大都存储于本人计算机之中,容易造成多版本数据引用错误,研发问题难以快速准确定位,难以实现基于数据支撑的多部门、多专业、多人员、多工具快速协同设计仿真;


(4)、随着研发人员新老更替,大量优秀的产品设计仿真经验与知识得不到有效的梳理、固化与传承,研发知识流失严重;

基于以上问题,迫切需要借助信息化手段,实现对协同设计仿真任务、流程、多学科协同设计仿真过程、数据及知识的规范化管理及协同应用,以提升产品协同设计仿真工作效率与管理水平。


2、解决方案

安世亚太科技股份有限公司在研究我国主要科研院所协同设计仿真相关业务特点、信息化现状、主要问题及信息化建设需求的基础之上,提出了能够支持多部门、多专业、多人员、多工具的协同仿真解决方案,方案框架如下图所示:


图1. 平台框架


说明:

协同设计仿真平台从下至上主要由资源层、执行层、管控层以及数据支撑层几部分构成,资源层主要对应企业各类设计仿真工具资源、企业自研程序预算法等,执行层主要由协同仿真支撑环境以及基于此的专业定制内容构成,是研发人员进行协同设计仿真的主要工作环境,管控层是管理人员进行任务下发、流程构建以及任务过程监控的主要工作环境,支撑层主要实现对协同设计仿真过程数据及相关知识信息的规范化管理,是实现基于数据协同的重要支撑环境。


未来基于安世亚太协同设计仿真平台的产品协同设计仿真应用场景如下图所示:



图2. 未来基于平台的协同设计仿真应用场景


说明:

借助标准研发流程模版,研发管理人员可以快速进行研发流程构建以及研发任务分配与下发,研发执行人员接收到管理人员下发的任务之后,完成任务的接收、执行与反馈,在研发任务执行过程之中,可以结合快速计算过程模版进行研发任务的快速执行,针对研发过程数据统一纳入系统研发过程数据管理,结合系统提供的流程与数据管理功能,管理人员可以实现对研发流程与任务的过程监控。


3、客户价值

协同设计仿真平台主要应用价值如下:

(1)、实现协同设计仿真分析任务的快速分解及下发,支持可视化的研发过程监控;


(2)、实现对协同设计仿真工具软件及企业自研程序的封装与集成,实现多工具之间自动化的数据传递,减少数据手工处理时间,提升多学科多轮迭代分析效率;


(3)、实现对研发过程数据的统一规范化管理,构建协同数据中心,通过专业协同数据模板实现多部门、多专业、多人员之间的协同设计仿真;


(4)、通过规范化的数据管理与自动化的数据传递,减少数据引用误差,支持研发过程问题的快速反向追溯,提升产品研发准确度,确保研发质量;


(5)、支持对复杂机电设备优秀设计仿真流程、经验与知识的固化与重用,不断丰富企业知识积累。


4、案例应用

(1)、航天某所协同仿真平台


某所是我国航天运载火箭总体设计单位之一,同时也是航天载人飞船、探月工程的技术抓总研制单位。近年来,随着我国航天事业的快速发展,其承担的型号发射任务越来越重,并且质量控制要求越来越严,传统的试验验证方式已不能满足日益紧迫的研发任务需求,为此,该所引进了大量的设计仿真工具软件,在一定程度上提升了产品研发效率,但随着仿真应用的深入,问题也随之而来,主要表现为:

  • 设计仿真工具众多、据统计,仅其总体、结构、气动等几个主要部门使用的设计仿真工具软件及自研程序与算法将近200余个;
  • 各工具大都处于分散应用状态,在仿真过程之中,需要研发人员进行大量的手工数据处理及数据传递工作,多工具之间多轮迭代协同效率不高;
  • 多部门多人员之间主要依靠传统的任务协同单方式进行专业间协同,管理人员难以及时了解协同仿真工作进展;
  • 协同设计仿真数据处于分散管理状态,多部门多专业多人员数据协同困难,并且经常在协同设计仿真过程之中造成数据引用错误,容易埋下质量隐患;

基于以上问题,该所提出了协同设计仿真平台建设需求,拟通过信息化手段实现对上述关键问题的解决,最终实现多部门、多专业、多人员、多工具之间的协同设计仿真。


基于以上需求,我们给出的解决方案如下:


图3. 某所协同仿真解决方案


  • 经过系统实施,目前取得了以下建设成果:
  • 规范了XX所型号研发协同设计仿真工作流程,明确了各小组、各人员主要工作职责及相互协作关系;
  • 实现了型号项目总师及科室主任对对协同设计仿真过程的整体可视化管理;
  • 实现了XX所将近200多个自研程序算法的封装固化以及几十余个标准研发过程流程模板的定制,促进了研发知识的重用与传承;
  • 通过专业间数据输入输出模板定制,数据前处理时间有原来的0.5天或者更长缩短至分钟级;
  • 通过多工具集成,多学科协同仿真工作效率平均提升60%以上,并且结合研发过程数据管理,每次计算过程与结果均可有效追溯;
  • 通过仿真报告模板定制,大大简化了仿真报告编制时间,由原来的1-2天缩短至1-2小时;