安怀信正向研发解决方案—助力数字化企业

燃气轮机聚焦GTF会议致力于为“燃机人”提供有价值的行业资讯、报告，搭建高效、精准的交流平台，以国际视野审视中国燃气轮机行业的发展。迄今，已经举办了多届线下峰会及10余场线上分享会，参会高层人群超5万人次，是行业决策者首要关注的顶级聚会。

2021GTF第八届亚洲燃气轮机聚焦峰会在上海举行。北京安怀信科技股份有限公司携在特种透平领域的正向设计研发解决方案，分享正向研发设计方法及工具，展示安怀信在燃气轮机设计应用方面的能力，分享安怀信在GTF会议上的报告内容。

我们对国家政策的解读：在国家十四五规划里面提到了企业数字化建设目标，为了我国的强国建设，为了建设一流企业，建设数字化的企业。我们具体该怎么做？结合安怀信十几年来从事正向研发的经验，我们专注在企业科研生产相关的两个核心目标：第一个目标，决策智能科学；第二个目标，研制协同高效。

但是，我们现在的现状其实和建设目标还是有比较大的差距，比方说建设目标希望有虚拟设计，有虚拟验证，希望有基于大数据的智能决策。但是我们的现状仍然是以小批次的实验结果为主，以物理样机为主，同时我们的大样本的构建成本也过高，安怀信提出了构建企业虚拟性能样机库的解决方案，是关于第一个建设目标，决策智能科学的落地方案。

第二个建设目标，研制协同高效。对于建设目标而言，提到的是基于全数字化模型的研发体系，需要实现数字的实时共享，但是我们现在还大量存在信息孤岛，而且我们的信息化的工具和平台，管理的绝大多数是我们的结果数据，对这些数据产生的过程我们没有有效管控。基于这样的现状，我们提出了构建总体设计验证管控平台的解决方案，实现研制协同高效的落地。

安怀信公司的取名来自于论语，子曰：老者安之，少者怀之，朋友信之。多年来我们一直坚持这样的信念，发展到今天安怀信已经有了15年的发展经验，成为国内领先的以软件开发和咨询服务为主业的一家服务公司，公司规模已经达到了130人以上，获得了国家高新技术企业和军工二级保密资格认证，在2020年国家的工业软件自主可控白名单里面，我们有六款软件入围，取得了在行业当中比较优秀的成绩。

 安怀信的使命：专注于智能制造，以正向研发为目标，为企业提供所需要的工具、环境和基础数据。从2006年至今，安怀信已经从事正向研发流程和咨询长达15年，2017年，安怀信公司被美国机械工程协会的全球年会邀请作为仿真验证分会场主席单位；2020年安怀信公司有六款产品入围了第一批工业软件自主可控白名单。安怀信成立九年以来，我们已经服务了超过100多家客户，遍布在各行各业。

 安怀信认为，要实现决策智能科学，需要通过建立企业虚拟性能样机库。我们的设计方案需要通过大量仿真验证才敢进入到详细的设计方案，进入实验验证。仿真过程当中精度和速度的问题我们必须要解决，而这个问题现在仍然是我们国内仿真从业者面对的普遍问题。ASME和AIAA的规范指出，V&V的方法是建立企业性能虚拟样机的唯一有效的解决方案。建立性能层级金字塔之后，再从单一问题层逐级向上进行仿真验证。

同时，我们在做仿真验证的时候，第一步仍然需要解决精度、速度问题。对于不同的仿真学科，我们需要提供不同的工具，包括动力学、静力学、流体、数学等等。

安怀信提供的V&V解决方案里面，支持客户使用国外的通用的仿真软件; 与此同时，我们还支持客户使用国产自研的仿真求解工具，比如说国家数字风洞的风雷软件，以及中望的CAE软件。我们的合作核心亮点在于这个CFD软件计算的时候，有一些取值不确定，我们通过V&V的方法帮助客户量化这些不确定参数的取值，最后得到一个精确的仿真结果，进而与试验数据比对。这样对整个过程的研究能够达到一个新的高度。也就是说，对不确定性参数的取值，我们有了一个新的认知。

我们和中望CAE的合作，除了帮助客户提升仿真精度之外，还帮助客户解决最后一公里问题。我们可以想像到在过去很多年间，我们采购国外的非常优秀的软件产品，但是使用效果并不会太好，这其实最主要原因就是最后一公里，就是买了软件之后是不是有很好的服务，或者说教会客户使用方法，或者说给他们一套使用规范，让他们把软件使用起来。

我们的国产软件和进口软件竞争，单纯拼算法不一定有优势，但是可以告诉客户怎样使用，可以快速得到一个精确的结果，我们相信国产软件竞争力会更强。

如何通过SPIDER帮助企业实现协同高效，MBSE核心的功能就是支持企业做虚拟设计和虚拟验证。

企业在数字化过程当中，或者说MBSE建设过程当中，其一，我们购买了大量数字化工具，比如说建模工具，这些工具都是数字化的。但是，这些数字化的工具怎么把它们串联起来？目前我们几乎没有看到完整的案例，稍后我们会展示一个，我们认为是国内唯一的一个将所有这些工具串起来的案例。

其二，对于企业正向设计而言，方案设计非常非常关键。在有了一个现实模型之后，或者有了一个二维模型之后的设计，其实只是作对标设计。在三维详细设计方案产生之前需要做大量方案设计，有没有工具支持客户做方案设计与验证？很遗憾，没有；没有这样的工具可以卖给你。安怀信所设计的工具就是让客户在这样的数字化环境下，有这样的数字化工具作方案设计、作方案验证，改变了原来的数据和数据之间的交互形式。

 下面也是一个问题点，现在大家搭建的一些平台，采购一些工具，大多数都是对结果进行管理。但是刚才我们提到了，方案设计没有数字化平台；但是更重要的就是，方案设计的过程是非常复杂的，有大量的方案大量迭代，这个过程我们能不能记录下来，原来这些过程都是在人脑子里面，或者说在开会的讨论声音当中，这个过程能不能用数字化手段记录下来，这是安怀信SPIDER希望解决的问题。

 SPIDER的命名是：基于系统参数模型贯穿方案设计过程的系统工程设计与验证协同平台，其实就是系统工程数字化，就是我们说的MBSE。只不过传统的MBSE强调建模，而我们强调的是系统工程的数据协同。

这样一个平台搭建完成之后，所有开会的沟通，纸质文档的传递，都会转为和系统进行对接。这样一个系统安怀信有几项核心技术。核心技术之一，我们做到了将各个层级的关联打通，同时把各个层级当中的需求参数、指标参数、设计参数打通；除此之外和外围的一些标准工具开发交互接口，和项目管理软件，企业内部的程序；让我们的设计方案，原来在设计师脑子里面的方案图和指标文档进行数据交互。

核心技术之二，我们构建起了一个数据中心，所有的研制环节都需要和数据中心发生数据交互。原来我们的设计过程是一个串行的过程，一步一步来，数据从上往下传递；有了数据中心之后，所有人直接和数据中心发生交互，效率是大大提升的。

接下来，给大家汇报一款国内市场非常有独特性的产品，DFoX设计可达性软件。

在设计阶段我们就需要考虑这个产品是不是可以加工，是不是符合工艺流程，是不是成本最优，是不是方便测试、方便维护与运输等等。当这些问题越往后发生的时候，每次更改成本是极高的；而且我们的设计工作，一直说效率提升，是因为我们没有办法提升！如果这些错误能够在早期发现，当然更改成本更低。让计算机第一时间告诉你错误（这就是办法！）。这样的计算机报错过程，是基于计算机语言，我们称之为规则，计算机的工艺规则。这些规则就是企业的智力资产。

安怀信DFoX的使用场景非常简单，工程技术人员完成了三维设计，它会告诉你哪里出了问题，怎么进行修改。之所以报错，是因为我们采集了行业、企业、国家的一些规范和一些工艺规则；除此之外我们还收集到了企业里面的一些经验，以计算机的语言整理出来，让我们的设计人员可以使用。我们现在提工艺数字化，第一步就是（通过数字化手段）让设计师理解工艺，对工艺问题进行第一时间的管理。

最后和大家汇报一下自主可控MBSE联盟。2019年的时候，安怀信和十几家公司一起组建了这个联盟。公司创始人李焕先生绘制的”MBSE/系统工程数字化全过程研制工具及平台搭建“描述：在企业数字化建设过程当中，我们需要在不同阶段采购不同的数字化工具。工具很多，不管是买国内的、还是买国外的，都可以。当我们买国外产品的时候，我们可以找到国内对应的产品，都是非常优秀的。重点是说这些产品买了很多，建了很多模型，有很多参数，都已经得出了。但是我们怎么样把这个系统打通，怎么搭建一个数字化研发环境，让这些数据在环境当中流转，让这些工具成为这个环境里面的一些app，这就要通过刚才提到的SPIDER系统工程数字化平台。联盟的使命就是帮助中国的高端装备制造业实现自主化、数字化，同时自己形成一个生态链，相互之间打通，支持工业软件国产自主化，同时我们也有机会形成一个具有中国特色的研发平台。

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