应用背景

随着科技的飞速发展，现代工程重要装备的设计与制造正变得越来越复杂。这些装备往往涉及多个学科的交叉融合，包括机械、电子、控制、软件等多个领域。随着集机、电、液等技术于一体的复杂系统朝着高可靠性、长寿命、高成本等方向发展，基于高可靠性的产品优化设计是工业界面临的重要挑战。

复杂装备系统设计时面临分析工具繁多且接口众多、上下游数据传递无法自动化传递，协同效率较低、行业设计经验/最佳实践无法标准化重用等问题。与此同时，传统的工程设计流程往往存在设计周期长、试验成本高、仿真精度低、可靠性控制成本高。因此，需要打造一款通用软件平台将可靠性&优化分析流程进行规范化和组件化集成封装处理，使工程师在产品设计阶段基于大量的仿真分析和试验验证就可以确保设计方案在各种工况下的稳定性和可靠性。

解决方案

卓研可靠性设计分析平台采用数值仿真+可靠性仿真的技术路线，基于数字样机提供的样本空间进行多学科优化设计与可靠性仿真分析，软件支持自研程序、主流CAD/CAE工具软件的封装形成一系列专用组件，提供多种流程控制组件，可完成循环、分支等复杂流程的搭建，从而形成面向不同行业、不同专业的复杂仿真流程，并实现流程的自动化执行。

平台功能

平台采用数字样机多学科联合仿真技术，引入“概率+非概率”可靠性算法和智能优化算法，形成国产自主的“仿真+可靠性+多学科优化+模型验证”平台，解决工程重要装备面临的设计周期长、试验成本高、仿真精度低、可靠性优化难等问题。

1、仿真模型库建设

基于文本模式集成支持批处理方式运行的软件或程序。

• 集成方式：通过求解器的输入文件和输出文件定义设计参数和响应量；

• 运行方式：通过批处理脚本运行求解器；
  

• 扩展性：通过开放的二次开发接口，支持用户自定义封装组件。

2、可靠性设计

1)  可靠性分配

• 支持可靠度、失效率等不同指标的分配；

• 提供等分配法、比例组合法、考虑重要度和复杂度的分配法等多种分配方法；

• 支持自定义需要分配的系统/部件组成；

2)  可靠性建模预计

• 拖拽方式图形化可靠性建模，快捷建立装备可靠性模型；

• 支持建立串联模型、并联模型等系统模型，支持分层建立系统可靠性模型；

• 提供直接输入、分布计算方式进行可靠性分析结果计算；

3)  单元可靠性计算

• 不确定性概率量化（支持10余种概率分布）；
  

• 支持给定失效阈值下可靠度计算和给定可靠度下的特征值预计；

• 提供蒙特卡罗、一次二阶矩、重要度采样讲堂等多种概率可靠性仿真算法；

• 支持考虑设计变量相关性下的可靠性仿真计算；

• 支持考虑设计参数时间变性的可靠性仿真计算；

4) 故障树分析

• 图形化建模；

• 支持与门、或门等门模型，以及顶事件、中间事件、基本事件、未展开事件等事件模型；

• 具备最小割集求解、顶事件发生概率计算等定量分析功能；

5)  系统可靠性评估

• 建立联合分布函数；

• 基于关键退化性能参数进行相关性辨识；

• 多源数据融合；

• 共轭后验分布；

3、优化设计

从多个学科领域和多个目标之间进行综合优化，通过探索和利用系统中相互作用的协同机制，获取系统整体最优性能以实现系统或产品的最佳设计，并提供多个权衡和可选的设计方案供决策者选择。可基于仿真模型进行目标优化，也可基于代理模型进行优化设计。

• 参数自动寻优；

• 多学科协同优化；

• 单目标、多目标优化；

4、通用功能

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