工程仿真数据管理实践经验分享会

【测试工程师公益学习营】第四讲第三期

在复杂产品的研发过程中，仿真和试验密不可分，两者都是产品验证的技术手段。仿真主要用于早期概念阶段和原型阶段的虚拟验证，而测试则用于产品开发的各个阶段。物理测试在真实环境中进行，以验证产品的全面指标。模拟的目标是消除早期故障，减少物理测试的次数。为了实现这一目标，仿真需要测试数据来校准仿真模型，提高仿真精度。技术和仿真技术逐渐融合，如半实物仿真试验和虚拟试验等。这些新的测试方法对实物测试形成了有益的补充，进一步缩短了产品开发周期，从而降低了产品开发成本。

【测试工程师公益学习营】第三期第四讲将于2020年4月10日如期举行，分享主题为“工程仿真数据管理实践经验分享”。本期主讲人是瑞风协同高级技术经理孙艳。孙艳从北京航空航天大学空流体力学专业硕士毕业后，在CAE仿真工具应用和工程仿真数据管理领域积累了十余年的行业经验，对CAE仿真工具软件集成和二次开发、仿真数据可视化和仿真数据管理技术有着深刻的理解。目前研究方向为工程仿真和虚拟实验。

在本课程中，孙艳将重点介绍工程仿真数据管理的意义和挑战、仿真数据管理和应用的思路、仿真数据管理的关键技术以及仿真数据管理的建设效果等四个方面。

复杂的产品仿真过程会产生海量的数据和模型，包括几何模型、网格模型、载荷条件、边界条件、求解文件等，单个计算结果甚至达到几十克。仿真是复杂产品开发过程中的宝贵财富，在设计决策过程中发挥着重要作用。

复杂产品仿真数据面临着专业多、工具多、数据量大、数据类型多样等诸多挑战。面对这些挑战，有必要对仿真数据进行科学管理，实现企业仿真数据的统一管理，保证数据的安全性和一致性。根据专家经验和设计规范，对仿真经验进行固化和复用，提高仿真效率和水平，从而更好地服务于复杂产品的开发。

孙艳用两个典型的应用场景进行了深入的讲解。第一个场景是CFD模拟数据的管理和应用。通常各个单位的CFD模拟工程师会同时参与多个产品的研发。CFD模拟工程师在进行气动计算时，往往需要根据技术要求模拟大量的工况。其次，CFD仿真工程师完成仿真后，其他专业人员如结构工程师需要了解飞机表面的压力分布，并利用气动计算结果计算结构强度，而气动部门负责人需要审核工程师所做的工作，这些都带来了不同的仿真数据管理要求。作为一名CFD仿真工程师，他会经常遇到以下情况:计算模型网格太大，个人电脑无法胜任，仿真任务需要提交到远程计算中心进行计算。如何保存和查看远程计算结果也是一个典型的问题。

针对以上问题，提出了相应的解决方案:

1.以产品结构树为基础，以模型为中心管理相应的仿真数据，以模型的工况标识、版本标识等解决多产品多工况仿真数据的管理。模拟数据也可以公布和审查，供其他专业工程师参考。

2.利用软件集成技术和组件封装技术，将CFD仿真脚本和相关模型文件封装成组件模型包，以组件模型的形式进行共享和管理，以积累、共享和重用仿真知识。

3.基于远程计算服务，结合远程可视化技术，解决千万级网格单元的流体模拟计算、数据存储、后处理和浏览等问题。

第二个场景:复杂产品设计仿真过程中，多专业仿真数据如何管理和应用？多专业仿真数据管理分为单个工程师完成多专业仿真和多人协作完成多专业仿真两种情况。多专业仿真比单专业仿真更注重仿真数据的共享和引用，多专业仿真数据的共享和引用主要有两种解决方案:一种是类似于上述通过仿真BOM管理多专业模型的方式，包括模型上传、模型发布、模型审核和模型引用；另一种是通过仿真项目流程管理多专业仿真模型数据，通过任务参数映射和数据自动传输实现仿真数据的共享和参考。多专业仿真过程中数据管理的核心思想是对多专业仿真任务进行规划和分解，将仿真数据与任务关联起来，基于过程对仿真数据进行调用和引用。主要步骤包括:仿真项目规划、任务规划、数据规划、仿真组件封装、仿真流程执行、仿真数据引用、仿真数据存储和浏览。

总结起来，仿真数据管理的总体思路是:一是仿真数据生命周期的管理和控制；第二，模拟数据的应用。

基于产品BOM，仿真生命周期全过程的仿真数据管理是面向主题的，涵盖了项目的WBS、过程、输入/输出、模型、网格、结果、组件等数据。它可以管理文件级数据和参数级数据。仿真数据是围绕产品BOM组织的，都与BOM节点相关联，可以快速浏览查询各类数据。可以对产品各专业的数据进行版本对比和过程追溯，形成版本谱系图；通过大量项目数据的积累，可以实现仿真知识和经验的积累和重用。

仿真数据管理和应用的思想涉及到很多相关技术。以下是模拟数据管理中常用的一些关键技术:

1.模型管理和数据存储的相关技术，包括:模型管理技术、仿真数据动态建模技术、数据版本管理技术和数据安全技术。

2.工具软件集成技术，包括FMI服务总线技术(FMI通用总线框架)和基于FMI接口标准的工具软件集成技术，以及组件插件技术(组件核心模块通信技术和数据交换技术)。

3.远程计算服务，包括远程任务管理和控制、调度服务器、调度客户端和远程监控。

4.远程可视化技术，包括Web/client可视化浏览技术、服务器数据后处理和显示技术。

有各种类型的模拟:结构，强度，刚度，运动学，动力学，电磁学，控制等。随着仿真过程的进行，仿真数据和模型日益增多，使得仿真数据管理面临巨大挑战。利用仿真数据管理技术，可以有效地组织和管理仿真过程、仿真数据和仿真模型，实现企业仿真数据的统一管理和规划，保证仿真数据的安全性和一致性，快速固化和重用RD经验，规范仿真分析过程。总之，仿真数据管理技术可以最大限度地发挥仿真对企业的价值。

解决办法

模拟数据管理系统

模拟对比软件TACS

装备保障模拟系统

并行课程

第一讲

数据安全管控体系的构建

时间:3月20日

第二讲

基于模型的支持仿真技术

时间:3月27日

第三讲

远程测试技术分析

时间:4月3日

第四讲

工程数据管理实践经验分享

时间:4月10日

第五讲

一种应用于透平机械领域的温度测量技术

时间:4月17日