与数字化设计、试验、制造协同的仿真分析平台建设
平台支撑下的仿真协同与设计优化
企业级材料数据管理（ANSYS Granta解决方案）
企业私有数据录入测试，研发，质量评估，设计， 仿真，供应商…
数据接口支持PLM, CAD, CAE系统
数据管理浏览，搜索 & 报告生成
数据分析可视化 & 辅助决策
流程管理
参考数据库金属，塑料，复合材料，陶瓷， 玻璃，涂料…
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Ansys 综合解决方案打造仿真协同创新及设计优化平台
optimal performance parameters materials research and test calibration
仿真数据分析挖掘
Re-imagine simulation to model cause and effect to compute futureoutcomes with AI & deep learning baked in
仿真与试验协同
数据连续性
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Minerva：以仿真流程与数据管理为核心，支持仿真协同创新
Workbench
Ansys Minerva
部署环境
On-Premise
Public Cloud
Private Cloud
Graphic Server
权限管理
门户
作业管理
工作区
业务管控
多物理场 仿真
项目管理
仿真报告
CAE
4
试做
试验
Redesign
CAE
试做
试验
Redesign
CAE
试做
试验
仿真验证
仿真早期介入，与需求管理、系统设计协同不同阶段仿真的连续性、协同、重用设计变更及仿真验证协同迭代仿真与试验验证对比协同
智能制造标准体系建设内容分析
智能制造标准体系建设内容分析一、智能制造标准体系建设内容（一）智能制造标准体系建设基础共性标准基础共性标准主要包括基础、安全、管理、检测评价和可靠性等五个部分。
1、基础标准基础标准主要包括术语定义、参考模型、元数据与数据字典、标识等四个部分。
术语定义标准用于统一智能制造相关概念，为其他各部分标准的制定提供支撑；参考模型标准用于帮助各方认识和理解智能制造标准化的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系；元数据和数据字典标准用于规定智能制造产品设计、生产、流通等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、数据模型、数据元素和注册要求、数据字典建立方法，为智能制造各环节产生的数据集成、交互共享奠定基础；标识标准用于对智能制造中各类对象进行唯一标识与解析，建设既与制造企业已有的标识编码系统兼容，又能满足设备IP化、智能化等智能制造发展要求的智能制造标识体系。
2、安全标准安全标准主要包括功能安全和信息安全两个部分。
功能安全标准用于保证安全控制系统在危险发生时正确地执行其安全功能，从而避免因设备故障或系统功能失效而导致人身伤害、环境破坏及经济损失，主要包括功能安全要求和功能安全实施和管理等两个部分。
信息安全标准用于保证信息系统不因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统能连续可靠正常地运行，主要包括软件安全、设备信息安全、网络信息安全、数据安全、信息安全防护等五个部分。
3、管理标准管理标准主要包括信息安全管理体系和管理体系两个部分。
信息安全管理体系标准用于根据各行业智能制造特点和需求，聚焦制造关键环节，制定智能制造信息安全管理标准，主要包括管理标准和安全监管等两个部分。
管理体系标准用于指导相关企业建立创新管理机制，保持可持续竞争优势，通过标准化工作改进过程管理机制，主要包括要求、基础和术语、实施指南、评估规范、审核指南等五个部分。
4、检测评价标准检测评价标准主要包括测试项目、测试方法、测试设备、指标体系、评价方法、实施指南等六个部分。
研发云与仿真体系建设方案
仿真与研发云端化
研发云与仿真体系建设方案
技术创新，变革未来
大纲
研发全过程管理体系蓝图
院所/企业顶层管理
企业级计划管理系统
辅助决策管理系统
项目/任务管理系统
项目/任务配置/制定
任务执行
任务监控
PDM系统（设计管理+工具）
设计流程管理
图档签审
仿真业务管理系统
仿真流程管理
仿真工具集成
数据/知识管理
虚拟制造系统
工艺
流程仿真
试验业务管理——Hi-Key TDM产品支撑
试验规划
试验执行
试验后处理
组装、上架
试验件
工况
准备试验
调试
仪器安装及计量
数值滤波
数据采集
输出试验数据文件
输入试验大纲
后处理程序
数据进一步分析处理
野值剔除
FFT
试验报告
试验准备
任务书、合同
试验计划
试验安排
试验任务书
试验业务全过程管理
研发与仿真云管理——SimCloud产品支撑
多学科智慧研发
集成分析软件、方法与系统，实现多学科联合分析
实现研发流程精细化定制、执行以及设计/仿真/试验的协同，高效控制研发周期与质量
过程集成
知识集成
应用集成
数据集成
知识经验
集中存贮数据，实现数据有效检索、展现及系统性利用
研发信息化能力建设总体内容
技术等级
软件工具
分析建模
边界条件
评判依据
设计知识
工程经验
开发流程
国家“两化融合”总体情况介绍
工业和信息化部
1
引
言
新一轮信息技术革命正在引领工业驶入崭新 的发展空间。 进入21世纪以来,新一轮科技革命 和产业变革正在孕育兴起。其中，以大数据、云 计算、移动互联网、物联网等为标志的新一代信 息技术革命，被视为新一轮科技和产业革命的核 心与龙头。 无论是理论界还是产业界，一直都 在努力探求：作为这一轮科技与产业革命的龙头 ，信息技术引发工业变革的本质是什么？作为新 一代信息技术革命成果给我国工业发展带来的最 深刻的影响究竟是什么？
信息技术与制造技
术相融合，将进一
步给工业技术和生
产方式带来深刻的
，甚至是革命性的 变化。 来源：原中航一集团
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（2）工业信息化变革业务模式：网络化
全球24小时不间断赛车研发
32
（2）工业信息化变革业务模式：虚拟化
专家会议
讨论虚拟产品
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（3）信息化创新工业企业业务形态
虚拟公司
产品
采购
供应商
数字化预装配——无金属样机的生产；
基于广域网的异地设计、异地制造；
基于STEP的数据交换；
Team work 238个工作组；
设计制造周期大大缩短：4.5年（波音757、767约9-10年）；
获得更高的利润，每架777，$1.4亿。
7
JSF—数字化技术应用的最高典范
JSF 采用信息技术，建立了全球50家公司参与研发的 数字化协同环境，形成了无缝连接、紧密配合的全球虚拟企 业，快速地实现了以数字化技术为研制基础的三种变型、四 个军种、客户化程度高的飞机设计。
基于ANSYS的协同仿真平台建设方案
Ｄｉ
团 队 、仿 真 流 程 。 同 时 针 对 流 程 执 行 过 程 中 的 各 任 务
甍
节 点 ， 助 于 由ＡＮ ＹＳＷ ｏｋ ｅ ｃ 搭 建 的 专 业 仿 真 分 析 借 Ｓ ｒｂｎ ｈ
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 ： Ａ ＹＳＥ ＮＳ ＫＭ ：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 。
有效控制 ：
设 计仿真数据分散独立 ，
分析 、计 算及仿真 ．在一定程
度 上 提 高 了设 计 水 平 ，降 低 了
图 Ｉ 协 同 仿 真 平 台 体 系 结 构
缺 乏完 整的管理体系 数据利
用率低 。
研 制 成 本 。 目前 大 部 分 企 业 数 字 化 的产 品设 计 基 本 还 主 但 要 局 限在 将 原 有 的 二 维 图纸 应 用 Ｃ ＡＤ软 件 设 计 为三 维 模
各 专 业 独 立 设 计 、难 以协 调 ．各 级 模 型 相 互 关 系 松 散 ， 以实 现 系 统 综 合 性 能 的提 高 和 优 化 ， 以通 过 先 进 难 难
协同仿真平台 ， 该平 台以协同仿真管理为核心 ． 管理仿真
５ 中 制 业 息 ２１ 月 ０ 国 造 信 化 ０ 年８ １
。
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 ． 目 的状 态 和 进 度难 以 项
数字化协同平台与飞机结构设计制造
数字化协同平台与飞机结构设计制造在当今科技飞速发展的时代，数字化协同平台在飞机结构设计制造领域发挥着日益重要的作用。
飞机作为现代交通工具中最复杂、最精密的产品之一，其结构设计制造涉及众多学科和技术，需要高度协同的工作流程和高效的信息共享。
数字化协同平台的出现，为飞机结构设计制造带来了革命性的变革。
数字化协同平台是一个集成了多种数字化技术和工具的综合性平台，它能够将飞机结构设计制造过程中的各个环节紧密连接起来，实现设计、分析、制造、装配等不同部门之间的实时协同和数据共享。
通过这个平台，设计师、工程师、制造工人等可以在一个虚拟的环境中共同工作，及时交流和解决问题，大大提高了工作效率和质量。
在飞机结构设计阶段，数字化协同平台为设计师提供了强大的工具和支持。
传统的设计方法往往依赖于手工绘图和经验估算，不仅效率低下，而且容易出现错误。
而在数字化协同平台中，设计师可以使用先进的计算机辅助设计（CAD）软件，快速创建三维模型，并进行各种性能分析和优化。
同时，平台还支持多人同时在线设计，不同专业的设计师可以实时交流和协作，共同完成复杂的设计任务。
例如，在机翼的设计中，结构设计师、气动设计师和强度设计师可以通过平台共同探讨最优的设计方案，确保机翼在满足强度和气动性能要求的同时，实现轻量化和降低成本。
数字化协同平台在飞机结构的分析和仿真方面也发挥着重要作用。
通过有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）等仿真技术，工程师可以在设计阶段就对飞机结构的力学性能、气动性能等进行精确预测和评估。
这不仅可以减少物理试验的次数，降低成本和缩短研发周期，还能够提前发现潜在的问题并进行优化。
例如，在飞机机身结构的设计中，通过仿真分析可以确定不同部位的受力情况，从而合理布置加强筋和选择材料，提高机身的强度和稳定性。
在制造环节，数字化协同平台实现了设计数据与制造工艺的无缝对接。
制造工程师可以直接获取设计数据，并根据实际生产条件进行工艺规划和编程。
江西省工信委关于印发江西省制造业创新中心建设领域总体布局的通知-
江西省工信委关于印发江西省制造业创新中心建设领域总体布局的通知正文：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------关于印发江西省制造业创新中心建设领域总体布局的通知各设区市、省直管试点县（市）工信委（局），赣江新区经发局：为进一步明确省制造业创新中心建设重点领域和发展方向，现将《江西省制造业创新中心建设领域总体布局》印发给你们，请结合工作实际，积极推动省制造业创新中心建设。
江西省工信委2018年5月17日江西省制造业创新中心建设领域总体布局序号领域名称技术难点1硅衬底半导体照明重点突破封装模组、应用集成等硅衬底LED中下游关键共性技术、开发高光效路灯、隧道灯、移动照明等硅衬底LED应用技术。
2虚拟现实重点突破光学系统、显示系统、交互系统、传输系统和人体工学等关键共性技术。
3稀土功能材料重点围绕稀土资源绿色高效采选、冶炼分离、综合利用等新技术和重点装备研发；稀土数字化矿山、冶炼分离智能工厂等稀土工业两化融合专用系统开发；稀土功能材料基因组工程研究计划、稀土功能及结构材料技术研究；高端稀土永磁、催化、储氢、发光、功能晶体、抛光等功能材料及其元器件和零部件开发。
4有机硅重点推进有机硅下游高附加值产品研发和产业化，重点攻克有机硅单体—硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂—终端应用等有机硅产业链各环节的核心、关键技术。
5高端装备与机器人高档数控机床重点突破正向精度设计、刚度设计、多体结构设计等设计分析技术；疲劳失效控制技术、精度保持性技术等可靠性技术；空间误差补偿、热特性的控制、超精密技术等精度技术；高速切削、难加工材料切削等新应用技术。
高性能医疗器械重点开展医学影像、临床检验设备、先进治疗设备、外科植入物等产品的研发和产业化，推进数字化诊疗设备、组织修复与可再生材料、分子诊断仪器及试剂、人工器官与生命支持设备、健康监测装备等高端医疗器械的研发和产业化。
建设CAD／CAE数字设计／仿真平台
数 字化 样机 技 术 已经 在 国外 计人 员应该承担 部分零部件 的分析
一
些 制造 企 业 中得 到 了成 功 的应 工作 。虚拟样机技 术能将 产品的设
７ 飞机作 为世界 上第一 计和仿真集成 在一 起 ，并在产品的 在产品设计初期对各个学科 （ 子系 用 。波音７ ７ 统 ） 间的相互耦合关系认识不全 个采用全数字化定义和无 图纸生产 概念 、初 期和详 细设计 阶段 ，允许 之 ０ 面 ，人为地将 同时影 响航空航 天产 技术 的大型 工程 项 目，成 为２ 世纪 设计 师更改参数或评估某种结构方 与其他结构方案进行 比较 ）， ９ 年代制造业应 用信息技术 的标 志 案 （ ０ 品性能 的气 动、运动 、结构和控 制
４ Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ与制造业信息化 ・ ｗｗ ｉ ｄ ｃｒ ｃ Ａ ／Ａ ｗ ｃ ｏ ｒ ａ ｎ ｌ
来 组织 和 管理 整 个系 统 的 设 计过
维普资讯
程 ，通过充分利 用各学科 间的相互 作 用所产生 的协 同效应 ，以获得系
一
标和技 术参 数几经修 改 ，已经 发生 量、平衡和 应力等参 数 ，使设计更 机技术的内涵还包括 了增加概念设 ０ 了很 大的变化。这不仅 降低 了飞行 改和返 工率减少 了５ ％以上 ，装配 计在整个设计过程 中的比例。 ０ ０， 器的总体性 能 ，而且 周期长、效 率 时 出现 的 问题减 少 了５ ％～８ ％ 低 ，总体应 用效 果不 是很理想 。 虚 拟样 机 技术 在航 空 航 天产 提前一年上天。美国联合攻击 战斗 品设计 的各个阶段 力求各学科 的平
一
减少６ ％ ６ ，工装减少９ ％ ０ ，分 立零件 减 少５ ％，设计 制造维 护成本分 别 ０ 减少 ５％ ０。
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图1 中国北车齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司信息技术部专家范国海1 中国北车重载快捷铁路货车技术研发平台
图2 中国北车重载快捷铁路货车技术研发平台
公司从2012年开始建设重载快捷铁路货车技术研发平台，平台包括中国北车重载快捷铁路货车技术研发创新体系、协同设计平台、协同仿真分析平台、试验研究平台、研发质量系统（RAMS/LCC）、知识管理系统、货车技术研发平台支撑系统。
今年10月份公司又上线了一个数字化管理平台。
协同仿真分析平台二期已经正式上线试运行，一期是去年12月份开始上线试运行。
2 协同仿真分析平台
公司的PDM使用了五年左右，为了进一步打通设计、仿真、工艺，又实施了协同仿真CAE平台运作，把实验、仿真、设计有机的结合起来。
协同仿真分析平台主要建设含内容有以下四点：
★ 多学科仿真分析工具集：完善针对货车产品仿真业务的各学科工具。
★ 仿真分析规范体：系统一仿真工具使用，规范仿真作业流程；积累仿真经验，推进仿真规范建设。
★ 高性能计算中心（HPC）：建设计算能力强大的大规模模型并行计算平台。
★ 协同仿真分析管理系统：破除信息孤岛，以结构化方式管理复杂的仿真数据；将仿真数据和设计数据进行关联管理；建
立仿真分析数据流程规范，管理仿真业务。
图3 协同仿真平台总体架构
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哈哈，今天灰常开心！
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wuhuabamen
沙发
发表于 2014-12-18 13:40:19 |只看该作者
根据业务需求，公司的仿真分析工具集分五个方面：结构分析、疲劳耐久性分析、动力学分析、装卸材料分析、产品工艺分析。
图4 多学科仿真分析工具集 公司开展有限元分析工作已经有20年了，积累了丰富的仿真分析工作经验，但是由于仿真分析师使用分析方法和网格划分不一致，所以造成了分析结果的偏差。
针对这种情况公司进行了仿真分析规范体系建设，分为两部分内容，一个是基础规范，还有一个专业业务。
图5 仿真分析规范体系
有了仿真分析规划和防治分析技术指导书，为了能够让仿真分析师进行简单仿真分析，公司还建立了一个仿真分析模板。
首先是根据以往的计算经验，总结出了仿真分析的一个规范和作业指导书，然后在NX基础上进行了模板的定制与开发。
例如我们实施成功的一个侧架案例，通过技术指导书在模板分析开发，最后自动生成一个分析报告。
目前已经取得了软件著作权的证书。
图6 仿真分析规范与模板建立
图7 转向架侧架CAE分析哈哈，今天灰常开心！
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wuhuabamen
板凳
发表于 2014-12-18 13:41:33 |只看该作者
有了仿真分析工具集，公司建立了PDM 系统。
通过它首先设计了仿真协同，设计师提交仿真分析委托书，提升到SDM 系统，在SDM 系统中创建仿真分析任务，并进行相应的仿真分析工作。
仿真分析工作完成后，将计算结果还有计算报告回送到PDM 系统进行归档。
图8 设计协同仿真
另外公司现在实验水平和能力也比较强大，拥有国内的集装箱冲击实验检测机制，也是国外认可的实验室。
在Teamcenter环境下管理完整CAE分析流程
◆ PDM与SDM之间的数据交互均由系统自动完成，让设计人员以及仿真分析人员有更多的精力关注于设计和仿真计算本身。
◆ 避免多系统的非兼容性和重复工作，大量节约硬件投资、用户/系统管理培训、系统升级或日常维护等成本。
缩减分析流程时间
◆ 项目管理过程与数据管理相结合的分析平台。
◆ 实现多站点、多部门合作与数据分享。
◆ 提高数据访问效率和分析效率。
提高分析结果的有效性和可信程度
◆ 保持分析模型与最新发布产品设计同步。
◆ 实现设计与分析的完整变更。
◆ 可有效的追溯产品或零部件通过仿真分析进行校核以及优化的过程。
降低存储空间增大所提高的成本
◆ 消除冗余数据的复制。
◆ 解决了仿真分析结果文件存储的难题。
◆ 保证文件存储的有效性和生命周期。
◆ 仿真分析知识库。
◆有效的将个人电脑中的仿真分析数据以结构化的方式存储到SDM系统中。
◆ 避免了个人硬盘的损坏造成重要数据的丢失。
◆ 可方便的进行数据查找和重用。
3 总结
为了实现仿真和实验协同，仿真指导实验，实验可以验证仿真，最终建设成一个基于统一数据源的协同设计仿真设计和制造管理协同，提升公司的产品设计能力和水平。
通过项目实施，公司实现了比较复杂的两化融合的系统，这个系统实现了管理制度化、制度流程化、流程表单化、表单电子化，最终建成中国北车铁路工程网络中心。
本文根据中国北车齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司信息技术部专家范国海在“第十届中国制造业产品创新数字化国际峰会”上的发言整理而成，未经本人确认。