安怀信BDiDesigner代理模型及大数据应用软件场景简述

本文摘要：（由ai生成）

代理模型优化（SMBO）结合数值模拟和代理模型来加速优化过程。它定义问题、获取样本数据、训练和验证代理模型，并使用优化算法找到最优解。安怀信公司的BDiDesigner软件内置高级代理模型建模算法，适用于快速验证、多学科优化、风险分析。软件创建的代理模型可用于性能预测、参数优化、灵敏度和不确定性分析，且可封装发布。此外，安怀信还提供MBSE协同研发等数字化解决方案。

代理模型优化是一种结合数值模拟和代理模型的优化方法，可以加速优化过程并找到最优解。它在实际工程和科学研究中被广泛应用，可以帮助提高设计效率和优化结果的准确性。

代理模型优化（Surrogate Model-Based Optimization，简称SMBO）或者代理模型辅助优化（Surrogate-Assisted Optimization）的基本流程：

首先需要定义优化问题，包括确定目标函数、约束条件和设计变量。目标函数是需要最小化或最大化的指标，约束条件是问题中的限制条件，而设计变量是可以调整的参数。

接下来，根据设计变量的范围和优化目标，选择适当的试验设计方法来确定一组设计点。试验设计方法可以是随机抽样、均匀采样或者设计采样等。

然后，对设计点进行数值模拟，通过Fluent等流体力学软件获得样本数据集。这些数据可以包括目标函数的值以及与设计变量相关的其他参数。将数据集拆分为训练集和测试集，用于训练和验证代理模型。

如果代理模型的精度不满足要求，可以返回到试验设计步骤，增加样本点或者尝试其他代理模型。常用的代理模型包括响应面模型（Response Surface Model）、高斯过程模型（Gaussian Process Model）和人工神经网络模型（Artificial Neural Network Model）等。

最后，基于代理模型使用优化算法进行搜索，找到最优解。常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法、蚁群算法等。如果优化算法收敛不理想，可以尝试其他优化算法或者进行算法改进。

安怀信公司自主研发的代理模型及大数据分析工具BDiDesigner，软件内置高级代理模型建模算法，快速建立代理模型，帮助用户实现以下应用场景。

BDiDesigner功能演示：

BDiDesigner应用的场景有：1）快速方案验证；2）多学科设计优化；3）设计风险分析；4）体系级仿真等。

BDiDesigner软件创建的代理模型，既可在开发环境中用于输出性能指标的预测计算、设计参数优化、灵敏分析和不确定性分析外，也可经封装发布后以GUI、DLL和FMU的方式进行使用。

在开发环境中使用创建好的代理模型，可根据具体的模型输入取值，快速地计算出模型的输出结果，还可依据设定的评价准则进行评价比较。

基于创建的代理模型，可构建设计参数优化问题，自动求解出最佳的设计参数。即可求解单目标优化问题，也可求解多目标优化问题。设计参数优化求解结果和过程可以图形方式显示。优化求解结果还可进行仿真验证。

基于创建的代理模型，可开展灵敏度分析，计算出输入对输出量的全局灵敏度。

基于创建的代理模型，可开展不确定性分析，计算当输入量为服从某种分布的随机量时，输出量取值的统计分布或累积概率分布函数，从而获得关于产品设计的风险量化信息。

经封装发布后的数字代理模型文件可按照封装的形式进行使用。

GUI程序是一个可以独立运行的工具软件，自带帮助系统，不需专门安装，在使用时，操作非常简单和方便，可加载不同的数字代理模型。运行时将自动加载模型相关文件。该GUI程序，具有以下功能：

１）对模型基本信息进行查看。例如，模型的用途，输入量的名称、简称、注释、单位、取值类型、取值范围等，输出量的名称、简称、注释、单位、取值类型等。

２）模型特征库数据查看。按照用户习惯，显示用户提供的业务数据。提供针对具体学科特点的显示接口开发支持。

３）基于模型输入取值快速预测计算出输出性能指标结果。

４）基于模型输入取值空间，批量计算出输出性能指标，并进行可视化展示和给出统计结果（例如最小值、最大值等）。提供以二维或三维散点图形方式可视化展示性能指标的功能，并提供针对具体学科专业关键性能可视化展示的开发支持。

DLL动态链接库可被多种常见语言编程使用，实现与其他系统之间的集成。

FMU可在支持FMI国际标准的商用软件中打开和运行，以及与其他FMU部件集成构建更大的系统。