【优秀论文】基于达索系统3DEXPERIENCE平台的仿真规范化与V&V管理
吴敏
瑞声科技（常州）有限公司
摘要：通过系统平台实现仿真技术规范化管理，并将试验验证数据纳入管理范围，以仿真分析为中心，实现产品研发的设计、仿真与试验的协同。本文讲述了基于达索系统的3DEXPERIENCE平台在进行仿真规范化、仿真结果V&V的管理与应用。
关键词：仿真规范，V&V，3DEXPERIENCE平台
前言
近年来智能手机行业飞速发展，企业研发任务繁重，仿真工作量不断增加，在管理方面形成了较大挑战。仿真文件存于个人电脑，不利于公司仿真经验的积累；不同工程师仿真建模习惯不同，先进的方法得不到有效普及；部门领导无法直观看到部门内业务运行情况，迫切需要基于现代化信息技术的仿真管理平台进行统一有效的仿真规范管理[1]。另外，通常情况下，工程师提交仿真报告即代表一次仿真任务的完结，但是工程师同样关注此次仿真对应的试验验证与确认过程。因此，仿真结果V&V过程同样需要纳入仿真技术平台的管理中。达索系统的3DEXPERIENCE平台，支持各种仿真软件的集成，还支持在线展示数据结果。基于达索系统的3DEXPERIENCE平台建立仿真管理平台，可实现仿真流程、仿真数据、试验验证的统一管理。通过不断的“设计-仿真-验证-优化设计”迭代，实现产品创新设计，提高产品设计质量，提高企业竞争力。
1. 应用目标
基于3DEXPERIENCE平台基础功能，适当定制开发，将标准化的仿真方法寓于仿真模板中，通过仿真模板的应用规范工程师仿真工作。同时，使用平台功能解析试验验证数据，在线对比仿真结果与试验验证结果。即通过3DEXPERIENCE平台规范仿真过程，管理仿真V&V数据。
2. 实现方式
3DEXPERIENCE平台的富客户端的组件自身功能强大，支持各种仿真软件、二次开发脚本的集成。利用组件功能集成仿真软件，传递仿真文件和参数，让用户在自动打开的仿真软件交互式界面中进行仿真操作、提交在线报告。
2.1 规范化的仿真模板
3DEXPERIENCE平台的富客户端是搭建仿真流程的工具。富客户端中的组件有着不同的功能，通过拖曳的方式搭建仿真流程。
图2-1 仿真步骤组件
上图中的方框代表可执行步骤，菱形代表判断步骤。在每个步骤内可以添加其他功能组件，搭建出该步骤中的具体活动。我们在搭建模板过程中常用的组件主要有以下几个：
图2-2 上传与下载组件
上图所示的下载组件的作用是将存于平台的文件下载到工作目录，以便调用；上传组件的的作用是将工作目录中的文件上传到流程，存于系统。
图2-3 Text parser与Attribute
上图所示的Text parser 与Attribute组件的作用是进行工单与流程、流程与文件间的参数映射。
图2-4 Os Commond与Script
上图中的Os Commond为命令行组件，支持任何脚本程序的调用，是对接仿真软件集成功能的组件。而Script组建为脚本执行组件，作用是执行复杂脚本。
除以上通用组件之外，还有为不同软件定制的软件集成组件。可以轻松实现Matlab、Abaqus等各类软件的集成，实现参数传递，直接执行脚本等功能。使用这些组件，在富客户端搭建出有多个标准步骤的仿真流程，将此流程制作成仿真模板。搭建出的仿真步骤效果如下图所示：
图2-5 仿真步骤
模板中不仅可以设置标准仿真步骤，还能实现仿真辅助功能，如处理仿真数据等。工程师通过实例化仿真模板成新仿真流程的方式，将仿真需要的模型文件和仿真参数传递到新仿真流程中。即使用模板的仿真规则和新输入的3D模型、仿真参数进行仿真工作。仿真结束后，仿真结果能以在线报告的形式展示，即仿真报告也是规范化的形式。
2.2 仿真V&V
基于验证仿真结果的需要，我们在平台中定制开发了试验验证功能。工程师提交仿真报告后，会自动发起一个试验验证流程。此流程要求相关人员上传与仿真方案对应的产品试验结果，再由平台解析试验数据。解析试验数据的过程本质上仍是通过执行一个仿真流程来实现的。解析出的试验数据可以与所对应的仿真数据在线对比，使得工程师能够直观地看到仿真与试验的对比结果，从数据中分析出仿真方法可能的不足，促进仿真经验的积累。
3. 仿真案例
按照前节所述方式开发好相应的平台功能后，公司内的仿真业务工作即可按照既定的规范有序开展。下面以磁场强度仿真为案例进行阐述。
当有仿真需求时，需求方将3D模型.stp文件、参数信息和分析需求输入到平台系统的工单中，工程师判断所需的仿真模板类型并实例化出新仿真流程，调用工单中的输入参数和.stp文件进行仿真工作，然后反馈在线报告或自己制作的报告。
在工程师反馈仿真结果后，需求方可以于在线报告页面直接查看仿真结果，或者下载报告查看。在线仿真报告的类型也已通过模板流程预设，磁场强度仿真输出的是仿真云图和关键点磁场强度值曲线，报告效果如图3-1所示。
图3-1 在线报告
在线报告还可以提供不同设计方案的同类性能的仿真结果对比，以便工程师根据仿真结果，选出最优设计方案，效果如图3-2所示：
图3-2 仿真数据对比
仿真V&V界面效果如图3-3所示，能明显看出仿真与试验的对比变化关系。工程师根据对比优化设计和仿真方案，提高设计优化效率。
图3-3 仿真V&V数据对比
4. 总结
通过对达索系统3DEXPERIENCE平台的功能进行深度应用及功能定制，我们建立了仿真数据管理平台，以仿真为中心，实现从设计、仿真、验证到再优化设计的业务闭环。从应用案例可以看出：
整个仿真生命周期都在线上进行，工程师应用仿真模板进行仿真，实现了公司对仿真业务过程的规范化管理；
平台还实现了自动生成报告、数据对比等先进功能，辅助仿真工作进行，减少了工程师的工作量；
仿真V&V数据对比在线进行，在更好地辅助设计的同时，能够便于分析试验与仿真结果的差异，为仿真技术提示改进方向。
基于达索系统3DEXPERIENCE平台的仿真规范化与V&V管理的成功应用，将仿真技术经验标准化，通过仿真模板的使用，可以保证所有工程师使用相同的、最优的仿真方法，对于新的技术人员，仿真模板还可以起到学习引导的作用。同时，通过将与仿真对应的试验数据纳入平台，使得仿真技术问题分析有了更规范、高效和便捷的数据积累途径。我们相信，随着该平台的不断优化和深入使用，必然能够为提升企业技术竞争力提供坚实的基础。
5. 参考文献
1.张译。仿真生命周期管理在现实仿真工作中的意义。《计算机辅助工程》。
