Hi-Key-DeSims设计-仿真管理系统建设项目建议书

北京海基嘉盛科技有限公司Hi-KeyDeSims设计-仿真管理系统建设项目建议书北京海基嘉盛科技有限公司2016年09月北京海基嘉盛科技有限公司北京海基嘉盛科技有限公司目录TOC\o"1-4"\h\z\u1 引言 引言产品的研制和改进都需要经过试验验证，以确保产品的性能，并对设计方法和工具进行验证。然而，大量的物理实验周期长、成本高，已经无法满足竞争日益激烈的市场要求。在工业界需求的牵引和软件、硬件技术发展的推动下，虚拟产品开发技术在企业产品研发中的应用日益广泛。计算机辅助工程（CAE）或仿真已经成为企业创新的重要工具。CAE已经渗入到产品研发的各个环节，由辅助的验证工具，转变为驱动产品创新的引擎。CAE与CAD／CAM／CAPP／PDM／ERP一起，已经成为支持工程行业和制造企业信息化的主导技术，它们已经在提高工程/产品的设计质量，降低研究开发成本，缩短开发周期方面发挥了重要作用，成为实现工程/产品创新的支撑技术。然而，虚拟产品开发技术是一个跨部门，跨学科的协同仿真过程，随着研发工作日益繁重，仿真工作也面临诸多实际问题与挑战。具体表现为：1）CAE软件的普及与深化应用；2）多学科交联与耦合分析；3）仿真流程的规范化与自动化；4）CAE知识的积累与传承；5）仿真数据的管理；6）大量非结构化仿真内容的管理；7）如何实现仿真驱动设计；8）不同部门的协作等方面。为了解决上述问题必须对原来研发业务的管理模式进行革新，加强对仿真数据和过程的管理。目前，全球CAE技术发展和应用的焦点已经从单学科仿真分析转向对整个虚拟仿真过程、乃至整个研发过程管理的提升。DeSims设计仿真管理系统是集数据管理和流程管理于一体的仿真业务管理系统，通过本系统，企业可以在统一的平台下实现仿真过程的协同化和标准化，管理仿真数据、软件资源、仿真流程等，并与设计、试验等系统集成，实现互通的协同研发环境。。必要性分析船舶热力系统是一整套极其复杂的流体管路系统，各系统之间紧密关联而且相互影响。设计人员必须深刻理解整个系统的流动与换热特性，才能设计出满足船舶运行安全性与可靠性要求的方案。本部近年来一直致力于研发能力的提升工作，在信息化建设方面逐步建立起数字化设计、计算机辅助分析、产品性能验证等全面的研发设计体系。围绕产品功能、性能分析开展研究，对产品数字化建模能力、产品开发管理能力乃至数字化产品开发流程、标准的建立起到了指导作用。在产品开发流程的创新中，CAE驱动的参数化、高性能产品设计，已成为本部研发技术发展的方向。然而热力系统研发过程都非常复杂，包含众多的流体、控制、机械部件，需要大量知识经验、设计规范与数据积累，同时涉及管理、设计、分析、试验等众多人员的协同工作以及各类仿真数据与试验数据的信息交互。而目前，对这些工作的开展往往是独立完成，工作中产生的数据之间缺乏有效的整合，还不能实现数据的合理使用与管理。在以上方面，现有的仿真体系存在着整合与效率不足问题。从提升CAE仿真效率与效能的角度来看，如何实现仿真数据的有效管理与集成、如何将产品设计中的各种工具软件及工程方法集成到设计过程中、如何积累与传承CAE知识、如何形成多学科、多用户协同的规范化设计流程并对流程进行监控和管理，成为本部热力系统研发能力提升最为重要与迫切的需求。缺乏协同设计手段如何让众多设计人员能够高效的协同配合起来是本所面临的一个巨大问题。在现有的设计体系下，面临如下几个问题：设计任务紧迫在的研制过程中，每个工程师都担任了极其繁重的设计任务，个人任务的时间节点约束着整体设计任务的节点。目前本所缺乏有效的任务管理手段，导致整体设计任务的进度难以控制，资源难以协调，人手难以调配，给领导的决策带来了极大的困难。设计仿真各自独立研发流程各个环节的孤立，设计-仿真-试验的各个环节没有很好的衔接起来，仿真不能为设计提供指导，各个设计环节，试验和仿真之间缺乏横向联系，各个环节都是信息孤岛，产生的信息仅仅在内部传输，或者仅仅为其他环节提供有限的参考，缺乏连续的设计仿真试验一体化环境。数据传输不畅通从项目的立项开始一直到设计图档的交付，整个过程都存在着严重的信息流失，接力式的数据传递，很难保证数据的准确传达，也很容易造成漏报和缺失的情况。缺乏有效的数据共享大量数据分散在各个部门各个设计员单机上，导致设计部门无法快速准确的查询到所需数据帮助指导设计，管理部门无法获得有效统计数据作为决策的参考。数据管理方法落后在产品研发过程中，将产生海量的设计信息和数据，以及这些信息和数据的交流和共享。目前最常用的数据组织形式是文件处理系统，信息或数据以单独文件的形式存在于计算机存储系统之内。但是这种方式具有重大的局限性，在研发设计过程中主要体现在以下这些方面。 数据分离独立不同文件之间相互独立，数据之间无法借助文件系统建立起各种逻辑联系。设计人员需要使用数据时必须重构这些文件之间的逻辑关联，必须协调这些文件的处理以从中提取正确数据。这种文件的协调工作通常是相当困难的，而且其难度随相关文件数量的增加而加大； 数据经常重复以文件形式存储数据经常会出现同一批信息或数据被反复多次保存在多个文件之中，这种现象最直接的后果是造成存储空间的浪费，更严重的是引发数据完整性和唯一性问题； 文件之间存在相互不兼容的现象设计数据时常需要在不同的设计分析软件之间进行共享和交流，但是不同软件之间所要求的文件格式通常不能相互兼容。因此在很多时候设计人员都需要处理数据文件格式的转换问题，而这是一个非常费时且很烦琐的工作； 不便于按照设计人员所希望的方式表示数据由于数据通常不以设计人员所感兴趣的形式存在于文件系统。很多时候为了按照某一种形式表现一组设计数据，设计人员需要进行若干个数据文件的访问、提取、结合和表示，徒增了设计人员的工作量。因此，在传统的产品研发设计数据组织形式以及数据管理方式下，存在数据使用不便、效率低下、容错性差、检索困难等等问题，其直接结果是致使研发设计周期拖延。同时，由于额外的无效工作时间和工作的复杂程度加大，分散了研发人员的专业专注度，从而最终严重影响到产品研发设计的效率和质量。设计知识缺乏积累企业大量的设计经验仿真经验都存储在设计员的头脑中，极少进行固化并形成本所的知识资产；显性知识，大量的文本资料、图纸等信息也缺少归类和整理。企业必须高度重视知识库的建设对纷杂的知识内容（方案、策划、制度等）和格式（图片、Word、Excel、ppt、pdf等）分门别类管理。充分发动每个部门、员工，贡献自己所掌握的企业知识，积少成多，聚沙成塔。重视企业原有知识数据，将过去几十年积累的数据进行有效管理，纳入管理范畴。在产品研发过程中，将产生海量的设计信息和数据，这些信息和数据包含了重要的经验知识，正是部门最为宝贵的组织过程资产。目前最常用的数据组织形式是文件处理系统，信息或数据以单独文件的形式存在于计算机存储系统之内。但是这种方式具有重大的局限性，在研发设计过程中主要体现在以下这些方面：仿真资源利用率低现有软件不能按设计流程进行有效集成并形成有机的体系和系统，这些软件的效能最多只能发挥30～40%，难以通过先进软件的应用实现综合研发能力的真正提升。软件的使用也未能贯穿于每个项目的项目周期中。分析人员通常还承担着繁重的设计任务，客观上造成了仿真分析人员不够的问题。这种现象导致不能有效发挥分析人员技术特长，同时造成人力资源和软件资源的浪费，也使得协同工作效率降低、资源难以协调。建设目标根据本部研发体系现状与业务流程，开发一套基于局域网网页登录方式，面向部门业务应用为主的、能够实现多用户协同环境、数据集成与传输、知识积累与共享的设计-仿真管理系统。该系统集成不同学科专业建模和计算分析工具，能够实现包括人员管理、知识积累、流程固化、资源管理、项目管理等在内的综合管理功能，深入支持热力系统研发设计过程，最终通过该系统的建设为热力系统设计的一体化和综合化奠定信息化基础，从而全面地解决本部以往产品研发过程中面临的各种问题。统一的研发数据管理仿真管理系统提供了热力各子系统综合管理的设计仿真集成环境，利用该系统能够进行子系统综合设计分析管理、系统资源及任务调度、规范控制及管理设计流程数据、解决信息共享问题、实现数据的可追溯性以及实现设计过程中数据流的正确自动传递等。全面的资源应用集成多年来的研发能力建设使得本部具备了各种工具软件及经验算法，为系统的建设提供了现实基础与客观需要。例如，封装各种工具软件及工程方法，形成可重用设计单元。利用可视化流程搭建工具，灵活生成设计流程及模板，固化流程。通过流程引擎，实现流程自动运行、监控及数据传递。建立模型库，实现参数化零部件的快速系列化设计及装配。集成仿真软件，实现快速设计验证。集成优化软件，实现设计优化。提供集成接口，与外部应用程序实现信息交换。完善的知识经验积累知识经验是企业最为宝贵的财富，系统建设有利于实现知识经验的固化、存储与传承。平台将建设产品标准库、规范库、模板库、知识库等，实现知识的固化、积累及有效管理。通过知识推理引擎，方便获取设计流程、设计方法、设计模板及设计规则，并与设计工具紧密集成，从而实现基于知识的智能化设计；通过专家知识及经验的固化及重用，实现研发知识的有效积累。高效的项目过程管理通过系统建立项目和项目开发团队，控制项目进度。通过任务管理，实现工作任务的分解及分配。建立协同工作流，实现流程驱动的跨部门、跨专业和跨设计阶段的协同设计及仿真。追踪项目状态及人员分工信息，如项目处于的研发周期阶段以及对应的责任人。建设内容在建设本系统时，采用基于工程中间件的“系统+组件”建设模式，在基础功能上，根据各种类型热力系统设计-仿真业务过程的规则进行组件化的定制开发，形成我部的仿真流程管理系统、数据中心与管理系统等。在拓展新的业务需求时，可根据统一业务模型规则扩展相应的业务组件以满足需求，从而实现“系统+组件”的开发方式，灵活地建立各种自主的、集成的、可扩展的业务应用系统，让我部的IT投资持续化、集成化。系统管理与门户系统管理是设计仿真系统的的基础支持功能，所有系统业务之外的技术设定均在此模块进行管理，内容包括：用户管理权限管理日志管理个性定制：个性定制包括定制工作台内容结构、默认视图结构等：通过统一的系统环境与门户管理设计、仿真过程的流程和数据，确保项目相关的设计、仿真分析人员和主管领导等角色具备不同的软件操作与数据访问权限，统一相关设计-仿真人员的认知与分工、协作，从而提高产品设计、仿真流程开发的协同工作效率。数据管理系统数据管理的目标是实现设计仿真数据集中、高效与统一的管理，实现数据的重用性和可追溯性，制定统一的数据标准与规范，实现研发团队和企业内的数据存储、共享、挖掘、查询、安全等序列管理目标，极大地提升研制的协同工作效率。同时，数据也是产品的信息与知识，通过大量产品研制数据的积累，并形成数据挖掘、提炼形成企业知识，实现企业知识的积累。数据管理系统是将设计、仿真过程中数据进行有效组织、管理、分析的一套管理系统，它拥有统一的仿真数据库，能够实现设计、仿真数据的统一管理。主要功能如下：数据共享数据比较和批处理数据校核数据备份、恢复关联数据与数据追溯报告生成应用集成系统开放的系统环境可以支持所有类型的设计分析工具，如UG、Foran、GSE、CFX等软件、还可以支持第三方或者自研的软件或工具。无需编程经验，同一应用程序基于不同场景的应用实现工具软件与不同粒度的建模经验耦合集成到系统内。用户只需启动该应用程序，确定正确的输入输出数据，应用程序可以后台运行，实现远程数据检入、检出、数据校验和结果收集。流程集成与管理提高仿真质量和可靠性的关键在于仿真分析方法的一致性。系统流程管理功能提供了重用最佳仿真实践的能力。这些最佳仿真实践可以通过模板工具来定义，或由其他CAE应用软件来定义。一旦定义好这些模板，这些最佳经验将被保存在系统数据库中；同时，这些模板也可以被其他工程师所使用，确保每个工程师都使用同一仿真方法，提升仿真质量与可靠性。数据库及设计仿真模板定制本系统在实现数据管理与过程管理的基础上，深度定制集成适用于本部门研发设计需要的模型数据库和设计分析模板库。模型数据库的建立有利于实现产品设计与分析的数字化与参数化，可显著提升产品在项目各阶段的研发效率，大大减少了重复性的工作。设计分析模板库实现了从系统到附件设计、设计到仿真、仿真到试验等过程的规范化和统一化，是企业最佳实践经验信息化的承载形式，为研发效率、资源利用率的提升奠定环境基础。可根据客户业务需求进行定制，例如：系统元件模型库定制定制元件的基本参数和各类实际特性参数，元件的名称符合企业质量体系。元件模型库主要指CAD模型和CAE模型。设计人员基于CAD模型数据库可实现产品快速设计，分析人员基于CAE模型开展建模分析，减少数据处理级调试工作量，大大提高设计工程师的建模效率。热力系统中如电加热式稳压器、汽轮给水泵、电动给水泵、引射泵、流量阀、汽机等元件模型库。试验数据库针对热力系统研发过程中涉及到的各类试验数据建立数据库，如汽机运行数据、冷却剂数据、换热器试验性能数据等。试验数据库为设计人员提供了设计对标和数据再利用。设计分析模板库设计分析模板库是提升项目研发管理水平与设计水平的重要手段。经验丰富的设计/仿真专家在平台中建立设计分析模板，将经过充分检验的经验、知识和方法固化到研发关键环节中，从而驱动设计和仿真过程的规范化与科学化。设计分析模板库可根据本部需要不断进行扩充，例如：主给水系统设计分析模板换热器设计分析模板…建设方案4章节所述的重点建设内容将通过当前主流的模块化软件开发技术来实现，集成于统一的设计-仿真管理系统下。系统功能架构系统将采用三层的体系架构技术开发各功能模块，将应用平台客户端、中间服务、核心共享资源数据库等三个层面的数据分布在不同的硬件服务器上。这样可以随着用户数目和工作负担的增加逐渐扩充或者升级应用服务器，通过引入负载平衡和网格计算技术提高用户访问速度和扩充计算资源，确保平台建设在硬件基础方面的灵活。系统功能架构平台建设旨在解决上述章节中提到的本部信息化建设中遇到的问题，为热力系统的综合化与一体化研发奠定平台环境基础。对商业软件，定制用户自己的专业界面，集成用户自己的工程算法，融入用户自己的专家经验，规范用户自己的使用流程。对自研软件，统一集成框架，统一操作界面，统一流程控制，统一数据模型存储，统一数据接口标准。对产品设计，形成一体化的集成环境，设计流程规范化、文档模板化、数据标准化。对产品验证，在一体化环境中，进行多学科虚拟试验验证，模拟真实环境，达到试验效果。集成门户：所有人员从事研发设计活动时的统一工作入口，为不同角色提供专业的视图。一体化集成平台：基于平台的基本功能模块，通过统一集成工具封装专业的流程、软件和数据，搭建出实施单位的专业子系统。应用服务系统：采用J2EE框架提供基础的基于任务的数据和过程管理系统。资源层：包括软件资源和数据资源，为平台建设和运行提供必要的基础支撑。系统物理架构物理架构图物理架构图展现了整个平台的物理部署拓扑结构。按照物理逻辑，分为客户端、服务器端和资源端。客户端客户端采用网页登陆方式，通过局域网用户可以以特定的用户角色登录访问平台服务器。用户可以在统一直观的网页环境中开展工作，例如研发过程中的任务查看、模型数据查找、流程监控等各个环节。服务器端Web服务器Web服务器通常是企业级Web应用的前端服务器，其主要功能是负载平衡和异常恢复，保障用户登录客户端的稳定性。一般而言，当数据访问量和并发客户端数量达到一定数量级，明显出现性能下降，应用服务器需要扩展的时候，我们需要考虑部署一台Web前端服务器。应用服务器应用服务器安装了“热力系统研发管理平台”，并根据实际的负载情况，可以动态地进行物理扩展，如流体计算服务器、结构分析服务器等，从而满足本部不断增长的业务需求。资源端关系数据库存储关系型数据，例如数据、模板、各类信息等。文件数据库存储各类二进制的文件，例如Word文档，图片等。企业级计算各类企业级计算的环境，通常是基于分布式计算的高性能计算机，其目的是为了解决极大运算量的情况。第三方软件各种被整合进本平台的第三方软件，例如Flowmaster、GSE、Fluent、Matlab、优化软件等。功能实现模块介绍项目管理通过项目管理相关配置进行项目管理活动，具有的功能包括：对项目的人员进行管理、灵活制定权限范围、多型号多阶段划分、任务划分、任务分解、进度控制、方案升级等。项目管理方案管理通过项目管理相关配置进行项目管理活动，具有的功能包括：对项目的人员进行管理、灵活制定权限范围、多型号多阶段划分、任务划分、任务分解、进度控制、方案升级等；通过任务管理，实现工作任务的分解及分配；建立协同工作流，实现流程驱动的跨部门、跨专业和跨设计阶段的协同设计及仿真，项目负责人全程监控项目状态信息。项目管理建立型号设定各型号的任务组成，时间期限，组织关系，人员分配。包括：代码、名称（必填）、来源、性质、类型、项目开始时间、项目结束时间、项目相关文件、项目负责人、描述、创建人、创建时间。创建人、创建时间为系统默认。系统允许建立多个型号，各型号层次平级并列显示。同时提供层级文件夹来管理项目文件，文件夹支持建立多层，来分别管理不同类型的文件。利用本系统上传文件功能将上传后的文件保存在相应文件夹中，有权限的用户允许查看文件。型号建立阶段划分设定项目（型号）后系统可自定义阶段，如：概念设计、初步设计、详细设计、定型阶段等，需在系统中预留，但允许用户调整和添加。系统会提供配置界面，允许项目管理人员维护阶段信息，包括编号、名称。在建立一个型号后，系统自动读取维护好的阶段信息，在型号节点下生成阶段节点。每个阶段同级可以添加文件夹，存放相关文件。每个阶段允许用户在实际生成后添加描述、定义工作量（非在配置界面中定义，因为不同型号的工作量不一样），工作量为一个估算值，代表本阶段各个分子系统下的模型总数，以数值方式保存，用于项目进度的显示。建立方案在阶段节点下允许建立多个方案，系统通过树状结构的分解模式，实现按方案进行分解。建立方案需提供名称、备注、相关文件、所属阶段、升级后阶段等信息供用户录入。方案建立建立子系统及分子系统在每个方案下一层都关联子系统，以安全注入系统设计为例，子系统如高压注入系统、中压注入系统、低压注入系统等。系统会提供配置界面，允许项目管理人员维护子系统和分子系统信息，包括编号、名称、描述。这样在用户建立完方案后，平台会自动读取子系统和分子系统信息，组合成树形结构，同样提供在树上定制方式。配置界面只提供子系统和分子系统基本结构信息的定义，在具体某型号某方案中，需要定义子系统的负责人，计划时间、描述等信息。子系统分系统管理同时每个子系统允许用户在实际生成后定义工作量（非在配置界面中定义，因为不同型号的工作量不一样），工作量为一个估算值，代表本子系统各个分子系统下的模型总数，以数值方式保存，用于项目进度的显示。定义子系统工作量的时候需要显示本阶段的总工作量，各个子系统的工作量总和不能超出所在阶段的总工作量，应该等于总工作量。方案升级某设计阶段结束会根据设计阶段的多种方案最终选定1种方案进行下一阶段的设计，用户需要将某设计阶段中某一选定的方案包含本方案下的（文档、子系统，分子系统模型、模板、数据等）过度到下一个设计阶段的节点下，在此基础上做进一步的细致优化。在方案属性节点上，除了提供方案的基本信息外，系统还提供选择升级到某阶段的功能，选择确认后，此方案自动关联到相应阶段的节点下，原阶段节点下的方案仍然保留。方案升级任务管理系统提供协同任务管理功能，使得项目管理者能够分配、监控、管理各种工作任务活动，其主要特征包括：基于统一任务模型，实现项目管理与流程管理的一体化和无缝集成；可定义任务之间复杂的关联关系，包括时间关系、层次关系、逻辑关系、数据关系等；进行任务分解（WBS）和任务集管理；通过数据谱系追溯数据或模型通过哪些环节经过什么操作产生；提供丰富的图形展示，包括甘特图、计划网络图、控制逻辑图、数据流程图等；进度管理进度管理提供以图形的形式显示项目进度情况，项目管理者通过这些情况来判断项目进展，判断资源分配等。项目进度显示报表管理整个研发管理活动都是通过产品开发业务流程驱动的，一般的研发项目流程模式是：项目负责人下发设计任务包（任务包可能包含设计要求、交付物等），设计人员接收任务进行CAD模型设计，将设计模型提交到平台同时提出包含性能验证分析要求的任务包给分析人，分析人员接收任务包并获取设计模型，根据任务包中的内容进行分析。分析完成后，分析人员将任务结果提交到分析专家审核，分析专家审核通过后，提交分析结论给设计人员。如果经过分析验证，产品不满足要求设计要求，将重新进行优化改进，直到产品设计达到设计要求。决策支持对产品进行技术确认是项目/专业负责人制定决策的最主要工作。正确的决策有赖于研发流程的规范化与产品特性数据的获取。系统将研发流程与研发数据的管理集中于统一环境下，基于设计分析一体化功能，系统将管理项目目标以及将这些目标与产品、设计、仿真和性能属性相互联系，涵盖产品开发的各个环节，为项目的决策提供了数据分析支持。例如，初始方案设计经过流程化的分析验证及审核后，可以将初始方案升级到详细设计阶段。工作流程管理本部门多通过项目管理软件对研发工作进行监控，由于项目管理系统主要关注的是研发的进度、成本等方面的控制，难以支持研发部部门内部的分工与协作。因此，按照研发活动的规律，系统提供进一步将研发活动分解并分配到研发工程师的研发流程管理系统。系统提供设计流程编制与管理，提供严格按照逻辑顺序处理数据的完善可靠的工作流引擎。工作流引擎与知识系统相结合，可以将成熟完善的“设计分析流程”固化为可重用的流程模板，保存在知识数据库中，进行企业内部的共享重用与优化。流程定制用户界面提供了可视化的工作流定制器。工作流定制器为流程定制人员提供了快速绘制、修改流程的方式，流程定制人员可以通过拖拽完成所见即所得的工作流流程图的设计，建立组件间的参数映射，实现工作流的自动化、集成化和最优化。具有“面向对象化集成、高度的易用性、完全的可视化、灵活的可定制性”的特点。定制好的工作流直接保存到服务端数据库中。不仅具有流程的定制功能，而且可以提供流程调试与修改的功能。考虑到流程定制的需要，工作流定制器中允许设置组件间复杂参数流执行的条件判断。可视化流程编辑器流程定制流程调试流程修改流程定制器流程发布定制好的流程点击发布后，该流程可自动发布到企业的服务器和个人桌面。用户登录工作台之后可以看到有新的流程已经发布，可以点击领取，把属于自己的任务签入到自己的工作台上。发布到企业服务器发布到桌面流程执行在流程引擎的驱动下，流程既可以基于数据流也可以基于事件进行执行工作，数据会自动由前向后传递，遇到循环流程时，数据会自动循环传递，每次需循环的数据会在数据管理模块下以不同的版本进行保存，确保数据的准确性，不会导致数据混乱。基于数据流基于事件流程监控通过可视化客户端，对系统中的所有运行中及运行完成的工作流的数据进行跟踪分析，对流程运行情况进行实时监控，全局掌握整个流程的运行情况。流程监控流程优化通过管理员界面，根据工作流运行的数据，可以开发各种数据报表，对任务数据进行分析，进行流程的改进，使流程的运行更有效率。流程优化数据系统管理数据管理贯穿于整个研发设计周期，数据系统管理为面向业务单元的设计仿真数据管理提供基本框架，是系统建设必备的底层内容，包括了数据查询、数据编辑、数据浏览、文件管理、数据谱系等功能。数据查询系统提供强大的数据检索功能来方便实现高效的数据查询功能，包括单项参数检索、多项参数的组合、多表检索等。用户可随意挑选任何一组字段进行检索，并可以选择查询条件（如=><Like等）。对于常用的查询，用户还可根据自己的习惯动态的生成查询模板并放在个人空间来获取和查看日常工作中经常要使用的数据、文件、模板、方案等信息。数据查询数据编辑在系统用户界面对有权限的用户提供了手工数据记录录入、修改和删除的功能。数据录入、修改过程中，系统提供的数据校验功能要自动执行相应的数据校验操作。系统编辑支持多种方式：下拉选择、日期选择、关联表选择、单选多选、必填项提示等。数据编辑对于系统中用户认为没有保留意义的数据允许用户进行删除操作，数据删除支持单行记录删除、多行记录删除和全部删除的功能。多行记录删除即删除当前显示页面中的多行被选中的数据，全部删除即删除当前功能下的所有数据。数据浏览平台将数据按照树形分类结构进行管理，通过多层树状结构，用户可以灵活方便的浏览数据，和查看相关数据等。相关的功能包括：树形结构显示：以树形结构的方式组织和展现数据，方便查找。树形结果的层次根据实际情况可灵活定义。表格显示：以二维表的方式显示，如表格显示不全的信息支持详细信息查看。详细显示：在表格显示的基础上支持纵向显示。目的是如备注信息在表格显示里显示不全，可在详细显示里查看。数据排序：可对任意字段的值进行增或降序的排序操作。多选：支持同时多选，主要是用于批量删除。支持连接：如连接一幅图表或附件。分页：数据量大需要分页显示。支持附件：任何数据记录或者数据表都应具有附件管理功能。用户可以根据需要进行附件管理，可以为某条数据记录添加附件，也可以为某个数据表添加附件。数据浏览文件管理文件上传：该功能允许用户通过网页上传数据文件，并且提供批量上传功能。当上传文件时，平台应显示文件上传的进度，方便用户对文件上传过程的了解和监控。上传文件的属性包括文件名称、描述信息、文件的选择、文件类型、上传人员、上传日期、版本等等。文件包括模型PACK包、报告、型号相关文档、标准文件、规范、指南等，不限文件格式。文件上传文件下载：对上传的文件在权限允许的情况下可以下载到本地或直接打开。下载同时具有进度条显示。文件删除：文件删除允许具有权限的用户通过网页删除已经上传的数据文件，并且提供批量删除功能。文件删除功能具有权限控制，只有分配相应权限的用户才可以删除文件。文件查询：实现用户通过查询条件查找已经上传过的文件，方便用户对已上传文件的定位和浏览。文件查询可以按照上传文件的名称、上传日期、上传人员、类型、版本等多种属性组合查询。文件查询除了支持在当前文件夹下查询的功能外，需要提供一个查询平台中所有文件的入口，因为要查找的文件有的时候并不能确定在哪个文件夹下。数据谱系从产品设计、仿真方法、模型建立、分析结果、直到试验验证，平台捕获了完整的研发流程，提供了完整的研发信息审计追踪历程。平台不仅可以快速找到模型和结果，而且还显示了用什么样的方法创建了该模型，什么样的数据输入得出这样的结果，以及相关联的其它流程。这样，平台用户可以追踪产品设计迭代过程，同时监控每次迭代和产品改进产生的影响。因此，平台为研发的持续改进，提供了一个可靠灵活的框架。数据谱系仿真设计数据管理系统是将设计、仿真过程中数据进行有效组织、管理、分析的一套管理系统，它拥有统一的数据库，能够实现设计与仿真分析过程的协同，设计与仿真、试验数据的传递及共享，同时还预留了试验数据接口，方便与TDM（试验数据管理）系统对接。设计数据为仿真过程提供了必须的输入，对设计数据的高效管理是提高仿真分析工作效率比不可少的基础条件。CAD模型数据CAD模型数据的管理支持各种主流CAD软件如UG、CATIA或PRO/E等建立的三维模型，涵盖系统到附件在内的所有CAD模型。针对本部业务，系统能集成指定的UG软件，平台中可显示UG模型及其关联几何参数，如：管路数据（长度、内径）、阀门、弯头、变径、节流孔口等关键部件的长度、直径等，油箱容积数据（不同姿态对应的油箱容积数据（截面积和高度曲线）），油箱进出口位置相对于油箱底板的高度等几何特性。系统提供一个可显示UG组装模型的功能，点击组装模型的各零部件可以显示其相关参数。可视化的界面支持UG模型旋转、放大、缩小、坐标显示等常用功能。UG模型显示设计文档类数据产品设计过程中产生的各类设计文档资料，如需求说明书、设计任务书、计算说明书、设计规范等。按目录结构来管理各种类型的知识：文档类知识：规范、标准、图文档；规则类知识：公式、算法、判断；事例类知识：成功的案例，做过的设计；模板类知识：设计模板库；设计文档管理仿真数据管理系统将仿真工作从仿真建模、网格划分、边界条件加载、仿真求解计算、结果获取、可视化分析、仿真计划制定、仿真模板重用的整个生命周期内各阶段的相关数据进行定义、组织和管理，保证仿真数据的一致性、完整性和安全性，将仿真项目管理者、仿真专家、普通仿真人员和设计人员及其他管理人员有机地组织在一起，并可在部门范围内为产品设计仿真建立一个并行化的协作环境。具体功能如下：仿真模型管理：分门别类管理不同学科仿真软件数据模型，如结构强度及模态分析软件Nastran生成的模型文件；姿控系统仿真软件Adams、Easy5生成的模型文件；网格划分软件生成的网格模型文件；仿真软件Flotherm生成的模型文件；控制系统仿真软件Matlab生成的模型文件；模型分层管理模型校核验证：针对设计目标参数、模型参数以文档方式进行校核，确认仿真模型的有效性。VV&A校核页面仿真数据管理：不同学科仿真结果数据的管理与分析；仿真流程模板管理：任务包下发，任务包接收、仿真模型提交、运行仿真分析，仿真分析结果送审以及变更管理等。报告模板生成：在报告生成过程中，将自动提取仿真参数、仿真结果数据、校核数据及各种图表。仿真数据可视化CAD/CAE模型可视化系统采用的轻量化技术支持CAD/CAE模型的图形化显示，在统一且熟悉的图形化显示空间环境中，无论是设计人员还是仿真分析人员都能直观的看到模型结构及其属性参数，模型包含如UG几何模型、Fluent流体模型、ICEM网格模型、Flowmaster系统管网模型。计算结果图形显示系统提供或集成第三方绘图软件实现绘图功能，如采用集成第三方软件系统应提供了可扩展接口，可编制相应软件的数据格式转换，实现与第三方软件集成。第三方软件工具提供的离线分析绘图功能可以扩展本平台的数据分析绘图能力，满足用户现在和以后可能产生的更多需求。系统提供的离线处理分析功能可以集成TecPlot、Origin、Matlab等第三方专业工具软件，具体待开发过程中确定。图形显示提供多种方式，包含如曲线、曲面、仪表盘、油箱液面等，对应曲线可以进行多工况对比查看。显示绘图计算结果响应面生成可根据某个模型的某个计算模板的多组工况的仿真分析结果，在系统中形成数组并生成曲面。响应面通过输出参数与输入变量之间关系的关联拟合表征系统工作特性行为，即反映了系统性能参数对环境条件或运行工况变化的敏感度，主要用于半实物仿真或实时仿真环境中。响应面生成知识数据集成系统包含知识管理模块，知识管理的目标是实现知识积累，知识提炼和知识应用。知识管理模块的主要功能包括知识库建设、知识内容管理、知识封装等。知识库建设的内容包含：文档类知识、规则类知识、事例类知识、模板类知识等。知识数据集成是企业核心价值的体现，包含了企业多年的经验积累，是企业发展最为宝贵的财富。仿真设计流程模板设计流程模板各方协同是系统式产品工程应用价值的集中体现之一。在系统中，项目负责人可以将相关的工作任务通过系统的流程化功能发放给相关工程师，并且详细说明工程师的工作内容和完成日期。而相关工程是可以通过登陆信息通知系统来查看相关的工作任务和内容，并且在完成以后通知自己的相关领导和项目组有关人员。在知识数据的共享中，资深工程师可以将设计好的分析内容保存为设计模板供普通工程师使用，而普通工程师可以利用已经设定好的模板迅速准确地完成相关的分析工作，通过这种方式，达到部门资源的利用和共享。项目立项后，项目总负责人根据产品型号、项目目标、产品结构等设计要素制定符合部门业务需要的设计流程。在定义设计流程中，可分别指定设计阶段任务、控制节点、设计要求、项目成员等过程活动及属性描述，并将设计活动任务分配给不同的项目成员。对于各控制节点，可指定不同的专业责任人负责，如燃油系统设计负责人、环控系统设计负责人等。设计流程模板设计流程模板可以是针对总体设计也可以是针对子系统专业应用。项目总负责人从总体要求上建立和规划项目研发流程，而专业负责人根据各子系统任务及功能再进一步进行工作分解，创建包括系统布置到零部件设计在内的具体任务活动。设计流程可以存储为模板，便于今后各型号项目的重复使用，从而让项目负责人的管理工作得以简化或减少。仿真流程模板仿真流程的管理通常是为设计流程服务的，两者既有关联又有区别。CAE仿真因为面向的学科问题不同，因此在解决问题的手段、方法和过程上也往往有所不同，例如结构有限元、流体有限容积、流体有限差分等数值方法。建立适合于各学科仿真问题的流程模板是非常必要的。仿真流程管理可将仿真建模、仿真变更及结果分析等仿真过程流程化与规范化。同时，通过仿真生命周期跟踪管理技术实现了整个仿真分析项目中文档的生命周期状态控制，如工作中、审阅中、发放等，使得用户登录系统后能够一目了然地看到文档当前的有效状态流程。仿真流程定义仿真流程管理内容主要包括：任务包下发，任务包接收、运行仿真分析，仿真分析结果送审以及变更管理等。对于产品设计数据变更而导致的仿真分析变更则可以通过产品开发工作流驱动实现。设计人员得到变更请求后，会要求取消之前仿真分析的结果，并配置好新的任务包，下发到仿真人员，重新运算。对于正在运行的仿真任务，可以将新任务包和变更通知发送到仿真人员，通知变更，取消正在进行的仿真分析。热力系统专用元件库定制元件的基本参数和各类实际特性参数，根据设计工程师熟悉的元件名称对元件进行重新命名。设计人员在设计时便可以直接拖放实际元件，不需另外输入参数，大大提高设计工程师的建模效率。热力系统专业库根据业务需要和子系统组成情况进行灵活配置，包含动力系统、辅助系统等元件库。本系统元件库涵盖了当前热力系统的所有组成部件，并且这些部件将按不同类型进行分类管理，包含的内容如下图所示：燃油系统元件库举例直/交流离心泵定制举例如下：离心泵定制界面上图为离心泵定制界面，采用部门已有的真实数据定制各项默认参数，比如额定流量、额定扬程、额定转速、额定功率和扬程特性参数及扭矩特性参数。分析人员在建模时，只需直接拖放离心泵元件到建模区域中，离心泵的基本参数和特性数据已经被定制，无需输入。部件特性数据库系统提供实现元件流阻特性与运行特性数据的分类存放和选择调用等管理工作。特性数据包括理论数据和试验数据。例如各类管道、弯头、三通的流阻特性以及各类泵的标准工作特性曲线等，并且系统能够易于对各类数据进行扩展，能够非常便捷的引入用户的已有数据。附件的设计流程一般也是按照概念设计阶段、初步设计阶段、详细设计阶段、定型阶段来划分；系统提供层级管理方式（如下图）来管理附件，通过与仿真软件的集成，将需要使用的部件特性数据导入到仿真软件里面供设计时调用或计算时直接从系统中读取调用。元件特性数据分层管理如各类流阻元件的流阻特性数据、泵的流量-压头特性曲线、换热器的换热特性曲面等。物性数据库系统提供各类流体特性数据的分类存放和选择调用等管理工作，并且系统能够易于对特性数据进行扩展，能够非常便捷的引入用户的已有数据。如海水、氮气、空调制冷剂、氧气、湿空气等特性数据。测控脚本数据库本系统将定制一系列面向热力系统应用的专用控制脚本，并按照系统构成的组织层次来管理脚本，同时实现对脚本的更新、维护与便捷调用。脚本支持多种语言，允许用户自行修改、添加脚本用于辅助计算。算法数据库仿真计算过程通常会由仿真算法进行控制和管理。平台设置了各种标准仿真算法和多个插值、拟合和预测等数据预处理部件算法，分别适用于动态、静态、结构化和随机等各种模型的计算问题。算法库以DLL格式进行管理，用户在构造仿真时只生成一组组调用对应算法的变量参数模块，系统在每个计算帧内，将所有模块参数传递并调用对应算法，其结果通过指针更新共用的变量数据区，各模块之间通过变量发生联系。每一个仿真工程可以选择多个支持算法，并指定一个默认算法，仿真运行时，默认算法也可以被算法选择控件加以改变。支持算法和默认算法保存在算法表中，算法表只存储算法的名称，算法过程另存在标准算法库和扩展算法库中。标准算法库包含各种标准算法，并作为函数过程已集成在发动机燃油与控制系统设计仿真平台软件系统中。扩展算法库是仿真人员自行定义的算法，扩展算法保存在动态链接库中。多学科集成与交互为了建立适用于热力系统开发的综合化、集成化研发系统，必须关心CAD及不同CAE软件之间的数据交互与联合仿真。通过不同学科软件之间的数据交换，实现不同学科的集成应用，从而为热力系统综合化、集成化的研发设计提供必要环境配置基础。多学科集成与交互旨在打通不同软件之间数据传递的障碍，实现不同软件的综合利用。系统级项目工程在设计开发过程中，无论是子系统设计分析还是整个系统设计分析都需要将不同领域仿真软件建立的模型在一定程度上加以综合以便分析系统的整体行为以及各子系统之间的影响。而不同的建模及仿真软件均有自己的模型描述格式及数据存储格式，这样就需要定义一种通用的模型执行接口以实现不同仿真软件之间模型的互换和解算。鉴于此，多学科集成与交互定义一种计算模型的功能封装接口标准用以支持系统的协同设计、仿真、试验开发。不同的建模及仿真软件将其模型通过符合接口标准的格式导出成通用格式，并有效的将其集成在其它仿真软件中以实现协同设计分析及虚拟测试等，这样就大大提高了模型的交互性和重用性。集成与交互功能的封装接口标准将包括以下两部分内容：基于C语言标准的函数接口（API）；符合XML语法的模型描述文件；标准模型单元仿真示意图多学科交互与集成提供了开放的接口，可根据企业的自身情况需要进行灵活定制。针对本部业务应用，可集成定制如下接口模块：Matlab数据接口Matlab包含许多常用的控制元件，并可以很方便的增加控制元件和控制方程。因此，将Flowmaster与Matlab、Amesim与Matlab很好地结合起来才能精确的模拟燃油系统、环境控制系统和液压系统。Matlab接口实现了流体系统与控制系统动态双向耦合仿真。以MatlabLink数据接口为基础，可将Flowmaster、Amesim与Matlab的数据交互封装在设计仿真模板之中。Matlab数据接口开发，以集成Flowmaster为例使用方法如下：安装Matlab和FlowmasterLinkforMATLAB；平台调用Matlab加载SIMULINK_tutorial_one.mdl；平台调用Matlab运行FlowmasterInterface设置FlowmasterLinkforMatlab。平台调用FlowmasterFlowmaster与Matlab的接口Matlab和Flowmaster联合仿真提供两种方法。一种是Matlab通过Matlablink调用Flowmaster仿真；另外一种则是在Flowmaster里通过脚本调用Matlablink，然后由Matlablink调用Matlab来进行仿真。这两种实现联合仿真的方法涉及以下两项标准开发内容：在Flowmaster自定义脚本，需要应用VBS语言编写两个脚本，类型选择Macro即可；对于Matlab计算模型，需要在其中设置相关的S-Function，这也是Matlab通用的功能。与AMESim的集成使用过程与上述过程类似。一维&三维仿真集成接口系统一维&三维集成接口支持一维系统仿真与三维部件仿真集成应用，发挥各自所长与互补优势，涵盖系统分析与附件分析功能，可成功的解决工程上复杂的应用问题。工程师利用三维CFD软件对部件或设备内外的复杂流动与传热进行精确研究，同时采用一维软件研究整个流体系统（如散热器、水泵、系统管路等）的特性，从而为三维模型提供精确的边界条件。反过来，三维CFD软件将流量、压力、热负荷等参数传递给一维流体系统，两者相互耦合、相互影响，迭代计算，完美结合的同时使系统精度与可行性得到提高。本功能接口的开发主要支持FloEFD到Flowmaster数据传递与建模的自动化与流程化。该功能具体应用如稳压器波动管热分层模拟。同时也预留多物理、多维度接口软件MpCCI接口。多学科设计优化接口多学科设计优化（MDO）是一种通过探索方式利用工程系统中相互作用的机制来设计复杂系统和子系统的方法论。其主要思想是在复杂系统设计的整个过程中利用分布式计算机网络技术来集成各个学科（子系统）的知识，应用有效的设计优化策略，组织和管理设计过程。其目的是利用各个学科（子系统）之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统的整体最优解，实现并行设计，缩短设计周期，从而使研制出的产品更具有竞争力。多学科优化系统提供的多学科设计优化接口主要特征包括：在统一关联模型上直接定义设计变量、约束条件和优化目标；内嵌第三方优化软件，并自动生成相应的优化任务文件；通过内嵌的第三方优化软件进行MDO迭代；提供分布式计算能力；支持设计过程的可视化和数据监控；提供优化迭代数据的存储、管理和提取。应用软件管理为了执行开展设计及仿真计算，我们必须调用相关专业软件来完成相应的工作，所以本平台也提供相应的应用软件集成解决方案，集成如CATIA、Flowmaster、AMESim、Fluent、优化软件等。工具软件被封装后作为应用组件通常会以后台服务的形式运行，作为计算资源被平台所调用执行对应计算任务。集成管理的目的是将所有应用软件统一管理，方便平台调用和资源有效利用。通过将各种工具软件的功能封装为符合统一标准的功能组件，从而实现工具软件的模块化和组件化，以便工具软件之间的集成和互用。工具软件集成平台集成功能强大，如下表所示，均可做到深度集成。CAD软件提供与当前主流CAD软件的集成封装接口，可以后台驱动CAD软件完成二维、三维建模工作，可以解析CAD软件模型文件，抽取其中数据。例如UG,Solidworks,AutoCAD、Foran……CAE软件提供与当前主流CAE软件的集成封装接口，可以后台驱动CAE前后处理软件完成CAE建模、网格划分、结果显示等工作，可以后台驱动CAE求解器完成批量计算工作。例如Flowmaster、Actran、MpCCI、Nastran,Ansys,Abaqus,LS-Dyna,Marc,Fluent,PumpLinx、Infolytica、Ansoft、Adams……控制软件提供与控制类软件接口，可以模拟各种控制策略与机制，例如Matlab、Labview……自研软件提供与用户自研软件的集成封装接口，可以自定义文本的数据交换格式，可以后台驱动各种形式的自研计算程序。例如VB,VC,DLL,Fortran,……数据库提供与主流数据库软件的集成封装接口，支持Oracle、SQLServer、Access等，可以从自定义的基础数据库中提取参数。例如材料库、标准件库、元器件库、环境参数库……通过注册登记集成所需CAE工具或工程计算程序，如Flowmaster，GSM、Matlab及用户开发的计算程序。记录所集成应用的编号、名称、版本、路径、软件的License及使用期限等。集成管理的目的是将所有应用软件统一管理，方便平台合理调用计算资源。平台维护管理人员管理管理员创建系统用户，维护用户基本信息、状态等。管理员负责定义角色和分配人员，有权限的人可以访问其他业务模块进行数据查看和仿真计算。管理员负责其他操作人员的日志查看及平台日常维护等工作。用户信息包括：登录名、姓名（汉字）、密码、邮件、状态、描述信息。管理员创建新用户时给新用户一个初始密码，然后由用户自行更改密码。密码在平台中以*号显示，管理员也不应该看到用户的密码。当用户密码丢失时，管理员只能重置用户密码为初始密码，密码在数据库中保存应进行加密存储。人员管理角色管理支持不同角色人员定义（系统管理员、设计人员、仿真人员、项目管理人员等），平台为允许以后增加新角色，并能为不同角色分配用户和分配权限，同时平台还支持同一个用户具有多种角色。系统管理员：负责系统维护管理方面的工作。项目经理：负责项目管理方面的工作，能够将树建到分子系统级上。仿真人员：负责建立模型、建立模板、模型和模板上传等工作。设计人员：负责设计原始数据并能调用建立好的模板进行计算。角色管理权限管理系统提供灵活而周密的权限控制机制来保障对研发相关数据的安全管理。用户执行某项功能的操作时，平台自动识别其是否有权限。若无权限，则不能访问。独立于数据库的权限控制机制，能基于项目角色对数据的查询、添加、修改、删除、上传、下载等操作的权限进行控制。所有在本系统下创建的数据库都在其权限控制机制的管理之下。权限查看示意图数据备份数据库使用一段时间后，容量增大，处理速度慢，为了确保平台的数据抗风险能力，平台要提供了数据自动备份和恢复机制，备份包含数据库级备份和文件级备份。根据业务要求及数据量的大小对数据库数据提供定时备份功能，并按实际需要可进行恢复。日志管理系统提供完备的日志管理功能。业务操作日志主要是用来记录不同用户登录系统后所做的操作，如：录入数据、修改数据、删除数据、查询数据、建立型号、方案、上传模型、增加新用户、授予用户权限等，并且可以提供日志查看功能，日志查看需要提供按条件组合查询的方式，帮助管理员发现和分析系统中存在的安全风险和隐患。日志管理个人空间管理个人空间为每个平台用户提供了了私有工作空间，在个人空间里进行设计、仿真、管理等工作所产生的模板、数据、文件等只在个人空间里存储。个人空间里提供了链接个人工作任务与工作成果的快捷地址，方便平台用户快速锁定工作活动。待系统管理确认后，用户可将个人空间里的数据上传到公共空间，只有在公共空间里的数据其他有权限的人才可以访问。个人空间三员分离军工企业因安全保密要求，信息系统需要符合国家保密要求。系统根据保密要求实现了三员管理，并对涉密信息进行授权以控制访问权限、日志记录及审计。系统按照国家保密要求设立三员，即系统管理员、安全保密管理员和安全审计员，并且三员的权限相分离相互制约。系统管理员负责系统运行环境的参数等配置，安全保密管理员负责用户的增、删、改，用户权限的分配以及用户操作日志的查看；安全审计员负责查看系统管理员以及安全保密管理员的操作日志。系统将系统管理员、安全保密管理员和安全审计员作为系统默认角色在系统初始化时就植入到软件系统中，并且不允许被修改和删除。设计-仿真管理系统建设前景热力系统设计-仿真管理系统既是专业化的集成管理平台，同时又提供了成熟而先进的附件与系统设计、仿真工具。以深厚的CAE背景，融合业务专业化的管理平台将为研发部门带来无法估量的研发优势。主要价值体现在如下几个方面：用户共享统一的中心数据库，易于实现数据的集中管理、共享、查询，数据的调用与传递过程将大为简化。管理控制、知识积累、数据管理等价值环节存储于该中心数据库中。通过结构化的统一环境管理热力系统设计、分析、仿真过程的流程和数据，改进和优化企业多学科协同的数字化工程研发流程，提高产品设计、仿真、流程开发的效率。将附件级设计仿真同系统级的设计仿真分析相结合，深入验证部件匹配与各系统功能之间的相互影响，进一步提高产品性能与可靠性。从产品设计、建模、仿真、分析结果到试验验证，平台提供了完整的研发信息审计追踪功能。不仅可以快速找到各类设计、仿真、试验数据，而且还显示了产品开发阶段、项目状态，以及什么样的数据输入得到这样的结果和相关的其他信息文档。这样，部门可以追踪研发过程信息，同时监控设计迭代产生的影响。因此，平台为热力系统研发的持续改进提供了一个可靠灵活的框架。面向部门业务应用为核心的定制平台为热力系统的集成化、综合化开发提供了信息化技术保证，这些专业定制如各附件或系统设计分析模板确保了设计仿真过程的协同、知识经验的积累与研发流程的规范化，真正实现了仿真驱动设计。设计人员修改设计参数即可快速获取到各系统或部件的的工作特性表现，实现了设计-仿真环节的紧密结合。通过项目人员权限和角色管理使得人力资源得到高效利用，不同专业背景的人得到充分发挥，如设计人员专注于设计、分析人员专注于分析。确保项目相关的设计、分析、试验人员和主管领导具备不同的软件操作与数据访问权限，明确项目成员的相互认知，从而实现高效协同。设计-仿真管理系统建设内容设计-仿真管理系统建设是一项复杂的系统性工程，本项目将按照部门业务需求进行分期建设，以下是需要建设开发的内容：Hi-KeyDeSims配置说明注释系统管理与门户I-Hik