Industry Solutions

飞航武器解决方案

Flight weapon solutions

Business part VS. solution

业务部门VS.解决方案

基于MBSE的正向研发流程搭建解决方案 一个遵循MBSE的复杂产品系统设计流程:   复杂产品研发当前遇到的主要问题: 设计过程依赖大量文档来记录和传递数据; 设计过程数据严重分散在不同人手中; 没有人能说清型号的设计历程和数据变化; 越到最后越不敢修改; 有些事情讨论了很久,很难下决定; 型号定型了,知识都在设计人员大脑里; 都很认真负责,但依然会犯低级错误; 碰到问题,很难从历史中找到解决方法; 设计经验全靠型号积累; 设计周期长,但仍然加班加点。   MBSE合作联盟            2019年,安怀信与知名的需求工程咨询服务商上海创景科技,以及系统功能模型咨询服务商苏州同元软控结成同盟,共同打造完整的MBSE解决方案。       联盟产品序列在SE/MBSE四大工程中的定位 MagicDraw:需求建模与仿真工具———面向需求工程 SPIDER:基于参数的总体设计及验证系统——面向设计工程,并实现与需求工程、验证与确认工程、并行工程的集成 M-Works—系统功能模型仿真验证工具——面向验证与确认工程(功能模型验证) SimV&Ver—性能仿真V&V系统——面向验证与确认工程(性能模型验证) DFox—设计可达性验证系统——面向并行工程(设计、成本和制造一体化)     MBSE整体解决方案实现的目标 系统管理产品设计全生命周期模型,包括需求模型、指标模型、系统参数模型、功能模型和验证模型。 模型间建立关联关系,保证需求可追踪、指标可监测、方案可追溯、功能可验证、验证可检查。 平台提供开放式集成,兼容Sysml、Modelica等各种模型,能够集成各种InHouse程序及商业程序。 全面基于MBSE的协同设计平台,并兼容传统系统工程设计方法落地。
系统设计及需求分析 MagicDraw功能:支持MBSE过程 需求建模及需求工具集成 需求表格和图形化定义; 与下列工具集成,并可进行数据交换 支持与EXCEL 集成; 集成IBM DOORS; 支持需求标准交换格式 (ReqIF); 支持与PTC Integrity, Polarion集成; 支持与SIMENSE TeamCenter; 自动生成需求分配矩阵; 自动生成需求关系图。   MagicDraw功能:需求分析建模 需求分析 支持需求影响域分析; 需求覆盖分析; 支持需求验证; MagicDraw功能:支持系统行为仿真 与仿真分析工具包集成支持系统行为仿真 行业内第一个提供基于OMG fUML和W3C SCXML标准的可扩展模型执行框架。 活动图执行(OMG™ fUML 标准); 状态机图执行(W3C SCXML 标准); SysML的参数图执行(OMG SysML 标准); 多种行为语言的支持(JSR223 标准); 导出UML状态机SCXML文件格式; 全功能模型调试器; 支持执行动画; 支持快速原型界面设计; ​支持多种求解器,包括: Modelica;Maple;Mathmatic;Matlab;模型驱动的测试案例和场景。 基于系统工程参数的总体设计系统 用户场景和需求       航天产品是典型的大型复杂工程系统,航天企业只有具备好的系统工程能力才能研制出好的航天产品。随着产品日趋复杂和市场竞争日益加剧,自主创新研发是必然选择,建立基于系统工程的正向研发体系,从根本上实现复杂产品总体设计和系统设计能力的全面提升已刻不容缓。       系统工程活动主要集中在产品的概念和开发环节(即基于V模型的技术开发流程),从产品研制总体入手协调平衡各个专业学科的知识,并在系统整体层次上“驾驭”各专业学科。因此,规范产品数字化正向研发流程,搭建产品总体协同设计平台,使整个研发过程高效协同、有据可依,并强化设计过程的条理性、可预测性和可跟踪性就变得至关重要。       目前,航天企业的工程研制面临如下问题: 设计质量难以提高,主要体现在: 需求及其变更难管控 需求/指标/设计参数不联动 设计参数和过程不透明 设计效率亟待提升,主要体现在: 总体设计工作(需求定义-指标设定-总体设计-方案验证)无数字化协同手段 设计/验证过程与知识分离 研发知识未共享化、工具化 自主创新能力不足,主要体现在: 产品系统层面的创新能力远弱于底层构件的创新能力 整体产品的创新能力远弱于局部零部件的创新能力       因此,航天企业对产品研发数字化的能力提升有非常迫切的需求: 采用适合的系统工程最佳实践,规范产品数字化研发过程,建立规范的正向研发体系,以提升自主研发能力; 实现TSE(传统系统工程)工程落地。搭建数字化总体协同设计平台,解决上述工程研制过程中出现的痛点问题; 实现MBSE(基于模型的系统工程)工程落地。利用数字化手段集成V模型的各个研发环节,搭建支持MBSE的数字化总体协同设计服务平台,实现复杂产品总体协同设计能力的全面提升。 安怀信SPIDER产品TSE/MBSE解决方案 SPIDER产品简介       基于系统参数的总体协同设计平台(Systematic Parameter-based Integrated DesignER,SPIDER)是一个基于系统参数的集成设计、分析、仿真或验证等各研发环节应用系统和流程的总体协同设计平台,实现对需求、指标、方案和验证等模型的关联管理和技术状态的全面管控,使复杂产品研发过程协同化和规范化。 SPIDER面向航天企业系统总体和分系统总体设计人员,是系统工程(TSE/MBSE)有效落地的支撑工具,实现将虚拟设计和验证融入研发前端,可有效解决航天企业产品研发过程中的(包括但不限于)如下痛点: 团队协同困难:需求定义-指标设定-设计实现-方案验证等研发环节无法关联,研发过程中的沟通成本极高; 参数关联困难:需求参数-指标参数-总体设计参数之间无法实时联动,数据传递主要依赖于文本,严重依赖物理验证手段,总体协同设计效率非常低下,而成本居高不下; 技术状态管控困难:基于系统工程(TSE/MBSE)的数字化研发流程不规范,过程不透明、数据不透明,容易出错,难以形成团队思维,对研发过程中的沟通交流产生极大障碍; 知识难以支撑研发活动:知识没有融入研发过程,传承与共享没有途径和平台,工程经验无法有效积累,导致研发过程中的低水平重复频繁发生。 SPIDER产品TSE/MBSE解决方案       SPIDER关注的重点:系统建模是基础、虚拟研发是主体、数据管理是核心。       SPIDER产品解决方案面向系统工程过程,具体实施时需要通过集成与产品研发业务相关的各专业商用程序和自研程序来搭建支持TSE/MBSE的复杂产品总体协同设计及虚拟验证系统。因此,SPIDER可与安怀信公司的另外两款产品线Sim V&Ver和DFox集成,为航天企业提供功能更加强大的组合解决方案。       其中:Sim V&Ver产品线:即性能仿真模型验证V&V系统,用于解决研发过程中产品仿真置信度等问题。DFox产品线:即设计可达性检查系统,用于解决研发过程中产品设计可装配性、可制造性、成本设计与检查等问题。 SPIDER产品的价值       四联动:实现了需求定义-指标设定-设计实现-方案验证四个过程的联动。三协同:实现了需求参数-指标参数-总体设计参数之间的实时协同。二透明:实现了研发过程中的过程透明、数据透明。一落地:实现了系统工程(TSE/MBSE)的工程落地+信息化实现。 功能模型验证系统 Mworks 系统功能模型验证 MWorks系统智能设计与验证平台 采用基于模型的方法全面支撑系统设计,构建系统数字化设计与验证闭环。围绕系统设计过程,MWorks重点提供小回路设计验证、大回路设计验证和数字孪生虚实闭环:   小回路设计验证闭环: 以用户需求为输入,支撑基于模型的系统设计过程(需求-功能-逻辑-物理),快速构建系统初步方案,设计早期就实现多领域系统综合仿真验证。   大回路设计验证闭环: 在系统初步方案基础上进行细化设计,以系统架构为设计约束,各专业开展专业设计、仿真,最后回归到总体,开展多学科联合仿真、多学科设计优化等,实现设计即正确。   数字孪生虚实闭环: Mworks各模块功能 系统架构设计软件Sysbuilder: 提供需求架构、功能架构、逻辑架构和物理架构建模功能,覆盖基于模型的系统设计过程。 系统仿真验证软件Sysplorer: 提供系统仿真建模、编译分析、仿真求解和后处理功能,覆盖基于模型的系统验证过程。 系统协同建模与模型数据管理软件Syslink: 提供协同建模、模型管理、在线仿真和数据安全功能,为系统研制提供基于模型的协同环境。 工具箱Toolbox: 提供过程集成、试验设计与优化、PHM、VV&A、半物理、联合仿真、机器学习及数据可视化等丰富的实用工具箱,满足多样化的数字化设计、分析、仿真及优化需求。   同元多领域工业模型库Library:提供大量经过工程验证的设计仿真一体化模型库,覆盖航天、航空、汽车、热工等多个行业。 视景验证       基于模型的视景验证解决方案       在航天器方案论证阶段为航天器提供虚拟现实的三维任务环境,提供基于模型的视景验证解决方案。 为MBSE提供虚拟现实环境以及电子系统工程模型 提供海陆空天电磁五维度解析图形开发包, 提供SysML接口 提供迭代验证的电子系统与环境体系模型 可针对Rational Rhapsody或Magic Draw二次开发 传感器功能模型       多传感器功能级模型解决方案       在航天器方案设计阶段提供多传感器功能级模型,包括航天器上安装的激光、光学、电磁、红外以及通信设备功能级模型。 目标功能模型 激光模型 光学模型 电磁模型 红外模型 激光传感器功能模型 光学传感器功能模型 红外传感器功能模型 雷达传感器功能模型 通信设备功能模型 系统级模型验证及优化 用户场景和需求 在初步方案设计阶段需进行弹道优化设计,它带有复杂性、多约束和非线性问题,性能良好的弹道方案是完成后续方案的前提; 在研究各误差源对系统性能的影响时,需对如下图所示各偏差进行分析,辨识对系统性能影响最大的因素并需基于关键性能指标进行设计参数优化; 由大量风洞试验或数值模拟得到气动数据进行高维插值的传统做法存储量大、计算量大,实时仿真中对计算机的性能和专用性提出了较高要求。通过逆向建模算法,将实验数据进行分析处理,以集成多元高阶解析函数或混合级数的形式应用于数学仿真。   对关键设计参数进行分析,辨识对系统影响最大的参数,开展设计优化。例如对飞航武器中末制导交班概率进行影响因素的灵敏度分析,快速准确地得出灵敏度定性与定量排序结果。基于此结果,针对性地开展进优化设计。 解决方案简介       SimV&VerMath数学模型验证与确认工具,支持对Matlab/Simulink、AMESim、EXE(C、Fortran等生成)仿真模型的验证分析,具备模型解析、数据清理、参数灵敏度分析、仿真精度评估、模型参数修正、参数不确定性分析、基于试验数据的逆向建模等核心功能,为数学仿真模型的验证与确认(V&V)工作提供工具支撑。 设计成本快速预测 用户场景和需求       在产品全寿命周期中,设计对产品的性能、质量和成本控制起着关键作用。一般情况下设计费用约占产品总成本的5%,但却决定了产品总成本的约70%以上(图 7)。而我们在实际产品研制过程中却大大忽略了这一点,对于产品研制来说仍然重点关注于性能及功能保证,即便是成本核算也更多涉及事中及事后成本管控。而如前所述,产品设计才是产品全寿命周期中决定产品成本的关键因素,但我们在产品成本管控中却缺失了这一重要环节—成本事前管控。只有实现完善的产品成本事前管控即在产品研制阶段尽早开始产品成本快速预测,企业才可能获得更多的利润,更大程度地降低产品成本。 解决方案简介       设计成本快速预测Design Profit工具,通过使用不同形状、颜色的符号标志,让产品的各组成部件、所用材料、工艺流程、所需人力成本等全部展示在一张成本地图中(如图图 8),我们可以通过成本地图,使产品的所有成本组成因素与无价值部分暴露无遗,令产品设计的缺陷与可改善点一目了然。该软件作为主要的精益设计价值实现平台,集成了许多精益设计实用工具,能够有效的实现对产品的成本分析和质量管理等功能。成本分析数据库包含材料数据库、劳工成本数据库、生产设备数据库及地域库等丰富内容,同时软件中包含近200种成本工程运算方法用以支持产品研制阶段材料成本、设备成本、加工装配过程及质量成本分析估算。 典型案例 1)TATA汽车各分系统多设计方案成本对比分析案例 2)注塑件加工成本分析案例 3)洛克希德武器系统分析案例
控制系统设计 控制系统建模 MagicDraw提供针对基于模型系统工程的全面支持,包括系统工程建模、体系建模和软件工程建模,具体包括: 系统工程建模 支持0到1.4的所有版本; Cameo System Modeler支持MBSE GRID方法学; 体系建模 Zachman建模方法; 0建模并提供快速建模模板; 支持MODAF建模并快速建模模板; 支持TOGAF建模; 支持NAF建模; 支持UPDM; 软件工程建模 支持UML各个版本; 功能简介 图像导出功能 导出当前图,选择的形状,选择的所有图作为位图或向量图; 拷贝当前图,选择的形状到剪贴板作为EMF、BMP、PNG 或JPG图像; 选择图像尺寸和质量(分辨率) 通过制定DPI属性; 报告生成功能 支持WYSIWYG (所见即所得)报告生成,基于Velocity; 报告向导模板文件支持的类型; 报告向导定义用户自定义的报告模板; 内嵌在报告中的图像知识: SVG,EMF,WMF,JPG和PNG格式; 从控制台生成报告; 动态导入RTF文档或它们的部分到报告中; 动态运行JavaScript, Ruby,或Groovy代码从模板和外部脚本文件; 基于Web的模型检查及查看,基于模板的报告生成 团队协同工作(TeamWork Server) 多个用户工作在同一个项目上 LDAP, SSH 集成; 支持项目分支管理; 支持项目存取权限管理; 项目版本的回退支持; 团队成员之间数据同步; 团队成员之间发送消息; 与其它协同工具集成: 与IBM® Rational® ClearCase®集成 与Apache™ Subversion®集成 制导控制系统数学模型验证 用户场景和需求       制导控制系统设计的任务是确定与导弹控制相关的方案性设计要素,输入输出参数关系如图所示:      进行制导控制系统设计的过程中,通常会采用Matlab\Simulink建立数学分析模型,也会采用C语言进行常微分方程的建模与数值计算,其仿真应用贯穿于导弹研制的整个生命周期各个阶段中。 在详细方案设计阶段重点关注制导武器的性能,例如反映制导精度的截获概率、脱靶量等,分析其重点影响因素。 在详细方案设计阶段进行稳定回路的设计,稳定回路中的控制器优化设计、惯导参数与性能的随机性、舵机性能提升是面临的最主要问题。 在利用试验数开展分析研究时,也往往面临样本量不足、数据质量差、信噪比低、需要人工清理筛选及变换的问题。 针对关键分系统指标对总体性能的影响进行分析,从而更好的提出指标要求,指导分系统设计。例如在对舵机系统进行优化设计时,需对伺服电机的设计参数进行优化,对传动机构里的关键参数(比如摩擦相关参数)进行基于试验数据的修正,并对制造加工或温度、润滑情况变化引起的参数不确定性向输出端的传播进行仿真分析。 控制系统功能虚拟样机库建设 用户场景和需求       导弹制导和控制系统包括导弹制导系统和导弹姿态控制系统。设计过程中会大量的采用Matlab/Simulink、Origin,、C/C++自编程序、弹道计算程序(自编或与总体共用)等,建立制导系统模型、气动模型、自动驾驶仪模型、目标模型、弹体模型,进行性能设计与优化,确定自动驾驶仪的类型参数和特性、稳定裕度、导引律等。       因此,评估制导和控制系统各类模型的精度,对模型V&V的结果进行管控,建立虚拟样机库,对于设计师基于精确的仿真模型进行系统综合性能设计与优化,具有重要的意义。利用SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,集成SimV&Ver Math数学模型验模工具,进行控制系统的虚拟样机库建设,应用过程如下图所示。       Pyramid产品方案       针对导弹研发过程中对制导与控制系统功能虚拟样机库建设的需求,开发SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,来解决导弹研发过程中遇到的问题和挑战。主要包含以下功能模块: 模型层级规划。构建控制系统模型的验模层级结构图; 验模项目创建。创建正式的验模项目,配备项目团队、仿真软件、验模工具资源; 验模任务分解。分配任务,并可以进行任务的执行状态监控、任务统计等; 线下执行验模。在SimV&Ver Pyramid管理系统外部,启动SimV&Ver Math数学模型验模工具,进行层级模型的验模应用,评估、提升控制系统数学模型的精度; 虚拟样机库建设及应用。可以进行虚拟样机的查询和可视化。控制系统设计人员可以检索虚拟样机库中的导弹制导与控制系统模型,将其作为导弹新型号研发的参考和借鉴。 价值 对仿真模型V&V进行规划,建立产品的性能大数据库 对制导与控制系统按照置信度水平进行全面管理;性能大数据库作为创新设计的基础。 高精度仿真驱动设计 基于高置信度的控制系统仿真模型,进行优化设计与决策; 仿真与试验的紧密集成 模型V&V技术,建立仿真与试验的桥梁。 通过仿真模型进行试验预示,降低试验风险;利用试验数据来量化仿真模型的精度,提升仿真置信度。 仿真知识管理与重用 建立不同层级的导弹制导和控制系统仿真模型库(如舵机、执行机构、自动驾驶仪、导弹制导和控制系统模型等),可以供新型号产品研发进行参考和复用。
导引头数字样机与虚拟验证系统 为导引头方案设计提供数字样机模板,目标与环境建模方案以及虚拟验证方案。 数字样机模板 天线模板 收发信机模板 信号与数据处理模板 雷达抗扰干模板 干扰与组合干扰模板 目标与环境建模方案 高分辨目标与环境模型 目标与环境电磁散射分析 HRRP SAR 目标与环境体目标回波生成 虚拟验证方案 导引头探测性能验证 导引头复杂电磁环境适应性验证
航天产品结构静力学仿真验证解决方案 结构静力学有限元仿真分析现状       航天产品在结构设计中主要采用保守设计方法设计,结构强度裕度较大,出现结构静力失效的问题也不突出,但随着减重和降本等要求的提出,对结构静力学性能提出了更加精益的要求,需要研发人员对产品的静力学性能研究达到更深入、更精确的要求,而不能只满足于结构的不失效。 结构静力学仿真验证解决方案        SimV&Ver Static静力学仿真验模工具软件,是基于V&V 的理论和方法,对企业已有的建模方法和设置进行验证和确认,包括对模型简化误差分析、网格离散误差分析、仿真和试验结果一致性分析、模型参数灵敏度分析、模型修正及失效概率分析等,并基于分析结果形成企业新的仿真建模规范,提高仿真精度和建模效率,并使得企业的知识得以传承。 主要功能   网格离散误差分析:基于相对误差分析、GCI、最小二乘法分析等网格离散误差分析算法,自动迭代计算,并生成网格离散误差分析报告。     仿真试验结果一致性分析:基于试验数据,快速对仿真结果置信度进行评估,并为模型修正、提升仿真结果置信度水平提供参考依据。 模型参数灵敏度分析:支持全因子法、中心复合法等DOE方法进行采样,快速建立分析流程,自动绘制灵敏度图表。   模型修正:智能选择优化算法,并支持多目标问题的优化,自动迭代计算,快速实现模型参数修正。   仿真结果概率分布分析:考虑由于输入参数的概率分布,而导致仿真结果的概率分布,进而确定其置信度范围。 航天产品结构动力学验模解决方案 用户场景和需求       航天产品在运输、发射或者飞行的过程中都可能发生强烈的振动。这种振动会激发起航天产品或者其内部装载设备的共振, 甚至发生颤振、发散等动力不稳定现象, 轻则会使结构因为动应力过大而导致破坏或者仪器不能正常工作,重则发生航天产品解体的重大事故,直接影响航天产品的性能指标。 解决方案       针对航天产品型号研制过程中的结构动力学设计需求,北京安怀信科技股份有限公司可以提供完整的结构动力学解决方案,涵盖航天产品全弹、结构分系统的模态仿真及其精度评估、航天产品连接结构的等效建模及精度评估、航天产品的频响分析及其精度评估,并可以基于精确的仿真建模技术,开展弹载电子设备的减振设计。构建结构动力学虚拟试验环境,在精确仿真模型上施加各种飞行工况载荷,进行航天产品的飞行模拟仿真,进行航天产品及其结构系统的颤振分析等。动力学验模解决方案的应用原理如下图所示: 发动机内流场cfd仿真验证 用户场景和需求 推进系统设计中,采用专业的CFD仿真软件建立分析模型,对推进系统的进气道、燃烧室、尾喷管等开展仿真计算,分析燃烧效率、比冲、推力等参数,为推进系统优化设计提供指导。 推进系统仿真模型复杂,仿真结果精度低,不确定性大,涉及的计算方法、物理化学模型复杂,往往需要模拟燃料/氧化剂混合、雾化、固/液/气-两相三相流、湍流燃烧反应等复杂的物理化学过程,相关的混合、雾化、多相流和燃烧理论还不完全成熟,例如有限速率化学反应燃烧模型中,碳氢燃料反应机理数据缺乏,存在反应参与组元和基元反应大量不确定性参数,对仿真精度带来很大影响。 解决方案 (1)基于SimV&Ver CFD验模工具,对发动机依据系统结构和流动特征进行层级分解,分层进行验证与确认;以某新型超燃冲压发机为例,对整个发动机系统进行自上而下的系统分解,并自下而上逐级进行系统的验证与确认,最终实现整个推进系统的流体仿真模型修正与精度提升。 (2)对流体仿真过程中的湍流、雾化、燃烧和化学反应等仿真模型进行修正,分析模型中的影响因素,对仿真参数不确定度进行定量分析,基于试验数据进行模型修正和精度提升,并固化成CFD仿真模板,供仿真人员遇到类似问题时调用,提升产品设计准确性并加快设计研发速度。 (3)基于发动机试验数据和仿真结果,构建高精度代理模型,实现由设计参数输入快速计算发动机性能参数输出,支撑发动机性能评估与分析,大幅度提高设计效率,缩短研制周期。 结构性能虚拟样机库建设 用户场景和需求 导弹总体结构设计包括导弹舱段、连接件、吊挂、舵面、翼面以及其他部件。设计过程中会采用有限元分析工具(如Ansys、Nastran、Abaqus等)进行结构的性能分析与优化。此时,结构力学性能仿真模型的精度是否满足应用要求,是结构设计人员基于模型进行设计决策的一个前提条件。 因此,评估导弹各个结构系统仿真模型的精度,对模型V&V的结果进行管控,建立结构力学性能虚拟样机库,对帮助设计师基于精确的仿真模型进行结构性能优化,具有更重要的意义。利用SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,集成SimV&Ver Vibrant结构力学模型验模工具,进行导弹的结构力学性能虚拟样机库建设。 解决方案 1.1   Pyramid产品方案 针对导弹研发过程中对结构力学性能虚拟样机库建设的需求,开发SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,来解决导弹研发过程中遇到的问题和挑战。主要包含以下功能模块: 模型层级规划。构建导弹结构系统模型的验模层级结构图; 验模项目创建。创建正式的验模项目,配备项目团队、仿真软件、验模工具资源; 验模任务分解。分配任务,并可以进行任务的执行状态监控、任务统计等; 线下执行验模。在SimV&Ver Pyramid管理系统外部,启动SimV&Ver Vibrant结构力学模型验模工具,进行层级模型的验模应用,评估并提升结构力学仿真模型的精度; 虚拟样机库建设及应用。可以进行虚拟样机的查询和可视化。导弹结构设计人员可以检索和查看虚拟样机库中的导弹结构力学仿真模型(如强度计算模型、模态计算模型、随机振动分析模型等),可供导弹新型号研发时进行参考和借鉴。 1.2   价值 对仿真模型V&V进行规划,建立产品的性能大数据库 对导弹结构力学仿真模型按照置信度水平进行全面管理,性能大数据库作为创新设计的基础。 高精度仿真驱动设计 基于高置信度的结构力学仿真模型,进行导弹结构优化和设计决策; 仿真与试验的紧密集成 模型V&V技术,建立起结构力学性能仿真与结构力学试验的桥梁; 通过仿真模型进行试验预示,降低试验风险;利用试验数据来量化仿真模型的精度,并进行仿真模型参数修正来提升仿真置信度。 仿真知识管理与重用 建立不同层级的导弹结构力学仿真模型库(如舵片、前舱、后舱、弹体系统、舵机系统、尾翼系统、整弹结构系统等),可以供新型号产品研发进行参考和复用。 虚拟实验 虚拟试验平台的意义 避免过试验或欠试验问题,降低试验风险; 更准确地考虑试件与测试设备之间的结构耦合; 模拟各种实物试验难以考虑的工况; 通过虚拟试验可以获取更全面的测量信息,基于这些更全面的测量信息,可以更准确地分析试件特性,提出改进意见; 基于虚拟试验可以根据试验结果快速找到产品的薄弱问题,并得到改进方案,直至进行产品性能优化; 提高试验的试验前预示能力、试验后分析能力; 减少实物试验次数,替代部分甚至全部实物试验,加快试验进程,提高试验效率,节省试验成本; 便于虚实对比,为模型修正提供便利。 结构静力虚拟试验平台方案           静强度虚拟试验系统,通过虚拟试验的方法研究结构在静载荷作用下的静强度特性,检验结构承受极限外载荷的能力,测试工程结构在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性等静强度特性。 静力虚拟试验流程 虚拟试验测点布置 结构动力虚拟试验平台方案          结构动力虚拟试验系统,是通过虚拟试验的方法研究结构在动载荷作用下的动强度特性,评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的模型所进行的试验。振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。 动力虚拟试验流程 机构功能性虚拟试验方案         机构功能性验证虚拟试验提供一个对机械系统真实运动和载荷进行仿真的虚拟验证试验环境。它能使工程师在进行昂贵的实物样机试验前快速地分析和优化机械设计的真实性能,并能保证机构具有预期功能。 结构的可制造性/可装配性设计(DFOX) 用户场景和需求       随着产品结构日趋复杂,型号多样,在要求产品性能、功能外,对于产品研制过程中加工、装配质量也有了更高的要求。产品结构可制造性/可装配性检查是保证产品研制质量,缩短研制周期及降低研制成本的关键衔接过程。但当前产品研制过程中依然采用传统的设计-工艺-制造串行协同模式已然无法满足当下产品研制过程中的高标准高要求需求,这种模式下主要存在的问题有:抛墙式协作模式、上下游协同不畅、易形成知识孤岛无法传承;设计工艺性问题反复迭代过多,影响产品质量、交付进度甚至引起成本超支;人工检查为主,效率及准确程度难以保证;基于二维工程图检查验证,二维三维转换过程极易出现疏漏,遗留大量问题至生产制造阶段解决。这些问题对于产品的研制质量、进度及成本的影响不容小觑,是当前企业亟需解决的问题。 解决方案       结构可制造性/可装配性设计(DFOX)内置的“设计规则”与“知识支持”能够辅助工程研制人员在产品研制阶段就考虑产品的可制造性、可装配性、成本等因素,避免后期制造阶段不必要的设计修改,增强设计质量、降低设计成本、加快产品的研制速度;模型特征识别和分析推理功能以及一键式操作检查交互界面使软件更易上手和使用;一键式快速生成检查结果及Excel格式的分析报告,实现信息的快速传递和自动分类方便查看。
飞航武器CFD仿真验证(simv cfd) 场景和需求 (1)导弹外形结构日趋复杂,高质量网格划分和生成繁琐; (2)网格离散误差对仿真结果影响大,缺乏科学自动化的网格误差和收敛性分析工具; (3)气动特性预测误差大,对导弹性能指标确定带来相应的误差; (4)导弹气动力/热载荷分布仿真精度低,结构材料设计安全余量大; (5)导弹气动数值仿真结果与试验数据存在偏差,难以分析判断和采信。 解决方案 (1) CFD仿真求解自动化实现       流体力学验模工具通过对输入/输出和配置文件搭建接口,实现流体仿真和网格划分软件的集成和调用。针对拓扑结构相似外形,需要多批量生成近似网格,可对针对关键几何部件建立几何结构的参数化外形,并针对关键气动部位,建立网格数、网格间距、加密因子的参数映射和关联,自动划分网格,批量生成一系列网格。通过软件界面实现远程资源调用和算例上传,并自动进行求解,以及结果的收取与后处理。 流体力学验模工具CFD仿真求解自动化处理流程 (2)网格离散误差评估与收敛性分析       基于Richardson外推方法,对网格量和网格间距不同的多套网格,开展网格离散误差评估与分析,进行网格无关性验证与网格收敛性分析。考虑导弹网格划分中,疏密度、局部(壁面、激波等大梯度变化位置)网格分布、长宽比、正交性等影响因素,批量生成和计算,对各种网格划分和设置的结果,开展数据统计分析,评估网格误差和散布。 网格误差评估模块工作流程       通过一系网格的划分、计算和对比,积累网格设置规则和划分经验,逐步固化为相应的网格生成规范,用于指导后续外形的网格生成。 (3)构建高精度代理模型,支撑快速高效气动工程估算        相比于传统设计过程中的经验、半经验工程估算公式和简化后的解析函数模型,高精度代理模型基于真实复杂外形的试验数据和仿真结果,通过精细的建模方法,能够精确地描述导弹在复杂外形和来流条件下的气动特性与变化规律,能够较真实地给出设计所需气动力/热参数。同时,可以基于代理模型进行气动参数与气动特性之间的影响规律分析,指导导弹优化设计。 基于代理模型的快速气动预测 (4)气动/流体仿真模型修正与优化,获得高精度的仿真模型,基于试验数据标定仿真结果,提升仿真结果的预测精度,支撑导弹气动外形设计       针对导弹复杂外形气动数值仿真精度低的问题,基于V&V技术开展系统的验证与确认工作。针对气动数值模拟计算方法涉及网格、差分格式、离散方法、数值方法、湍流模型等众多因素,基于科学系统的V&V技术,对仿真模型开展参数敏感度分析和参数修正,提高模型仿真精度;开展不确定性量化,分析CFD数值模拟输入条件的不确定度对计算结果的影响,以及不确定性的量化和传播,提高仿真模型的可信度。 流体和热性能虚拟样机库建设(simv pyramid+easy2sim) 用户场景和需求       导弹的气动外形设计、推进系统设计、导弹舱段的热设计过程中,通常会采用Fluent\CFX\CFD-Fastran\Ansys Icepack等建立流体与热仿真分析模型,进行气动力、气动热、辐射热等性能计算和设计优化,借助有限元分析技术有效的提升了气动外形设计、推进系统设计和导弹舱段的热设计和优化的效率。       因此,评估导弹流体与热仿真分析模型的精度,对模型V&V的结果进行管控,建立流体与热仿真的性能虚拟样机库,对帮助设计师基于精确的仿真模型进行性能优化,具有重要的意义。利用SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,集成SimV&Ver CFD流体和热仿真验模工具,进行导弹的流体与热性能虚拟样机库建设,应用过程如下图所示。 流体和热性能虚拟样机库建设(simv pyramid+easy2sim) 用户场景和需求       导弹的气动外形设计、推进系统设计、导弹舱段的热设计过程中,通常会采用Fluent\CFX\CFD-Fastran\Ansys Icepack等建立流体与热仿真分析模型,进行气动力、气动热、辐射热等性能计算和设计优化,借助有限元分析技术有效的提升了气动外形设计、推进系统设计和导弹舱段的热设计和优化的效率。       因此,评估导弹流体与热仿真分析模型的精度,对模型V&V的结果进行管控,建立流体与热仿真的性能虚拟样机库,对帮助设计师基于精确的仿真模型进行性能优化,具有重要的意义。利用SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,集成SimV&Ver CFD流体和热仿真验模工具,进行导弹的流体与热性能虚拟样机库建设。 解决方案 1.1   Pyramid产品方案 针对导弹研发过程中对流体和热性能虚拟样机库建设的需求,开发SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,来解决导弹研发过程中遇到的问题和挑战。主要包含以下功能模块: 模型层级规划。构建导弹结构系统模型的验模层级结构图; 验模项目创建。创建正式的验模项目,配备项目团队、仿真软件、验模工具资源; 验模任务分解。分配验模任务,并可以进行任务的执行状态监控、任务统计等; 线下执行验模。在SimV&Ver Pyramid管理系统外部,启动SimV&Ver CFD流体与热模型验模工具,进行层级模型的验模应用,评估并提升流体与热仿真模型的精度; 虚拟样机库建设及应用。可以进行虚拟样机的查询和可视化。导弹设计人员可以检索和查看虚拟样机库中的导弹流体与热性能仿真模型(如导弹气动外流场仿真型、导弹设备舱热仿真模型、导弹发动机舱热仿真模型、导弹发动机仿真分析模型等),可供导弹新型号研发时进行参考和借鉴。 1.2   价值 对仿真模型V&V进行规划,建立产品的性能大数据库 对导弹流体与热仿真模型按照置信度水平进行全面管理,性能大数据库作为创新设计的基础。 高精度仿真驱动设计 基于高置信度的流体与热仿真模型,进行导弹性能优化和设计决策; 仿真与试验的紧密集成 模型V&V技术,建立起流体与热性能仿真与试验的桥梁; 通过仿真模型进行试验预示,降低试验风险;利用试验数据来量化仿真模型的精度,并进行仿真模型参数修正来提升仿真置信度。 仿真知识管理与重用 建立不同层级的发动机仿真模型库(如前体/进气道、隔离段、燃烧室、尾喷管等),可以供新型号产品研发进行参考和复用。 虚拟风洞试验 虚拟风洞试验方案           虚拟风洞试验系统,通过虚拟试验的方法研究产品在气流环境中的气动力和气动热特性,评定产品在预期的使用状态下的技术指标参数测定。通过高度自动化和流程化的仿真过程及高质量的CFD技术,能更精确、更快速地预测产品的空气动力学性能,包括气动升力、阻力、压力分布、流场(流动分离)、气动声等其它因素,从而设计出更安全、性能更好的产品。虚拟风洞试验包括: 气动力试验 激波风洞试验 虚拟环境实验 虚拟热环境试验方案           虚拟热试验系统,通过虚拟试验的方法研究结构在热环境中的温湿度特性,评定产品在预期的使用环境中的可靠性。虚拟热试验包括: 温度循环试验 温度冲击试验 高低温试验 湿热试验 热环境虚拟试验流程 虚拟环境噪声试验方案            虚拟环境噪声试验系统,用于校核设备在强噪声场中的工作性能和耐强噪声的能力,测定设备对强噪声的响应。在一个闭合空间内建立自由声场,在这个空间内,传播声波的介质均匀地向各个方向无限延伸,使声源辐射的声能“自由”地传播,即无障碍物的反射,也无环境噪声的干扰。 脉动推力噪声 喷流噪声 气动噪声
复杂电磁环境仿真 复杂电磁环境仿真解决方案       针对航天器面临的自身电磁环境、背景电磁环境以及威胁电磁环境问题,在方案设计阶段提供分析航天器系统间电磁兼容、编队电磁干扰以及威胁电磁环境分析解决方案。 复杂电磁环境建模:包括雷达发射信号、海/地/雨杂波信号、多径传播信号、有源/无源干扰信号、雷达回波信号、通信信号建模等等; 复杂地理环境建模:包括地物地貌、海面的建模等等; 复杂气象环境建模:包括大气波导、电离层、大气分层折射、云雨衰减等等; 复杂电磁环境场景可视化:包括二维、三维地理信息系统可视化、仿真平台运动特性的建模、天线建模、波束扫描建模、目标建模、箔条/角反射器等诱饵建模、设备组成建模等等; 电磁分析与信号处理:包括目标特性计算、电波传播计算、雷达信号处理计算、对抗干扰分析计算以及效能评估计算等等; 复杂电磁环境后处理可视化; 武器装备平台通信、雷达等辐射设备的电波传播分析、电磁态势计算显示; 武器装备平台通信链路分析; 武器装备平台辐射天线间电磁干扰分析; 频谱冲突管理分析计算; 电子对抗仿真与演练; 电磁仿真验模(simv em) 电磁分析V&V解决方案 电磁仿真模型V&V *天线仿真模型V&V       *电磁兼容仿真模型V&V *目标散射仿真模型V&V   *空间场分布仿真模型V&V *电子干扰仿真模型V&V   *体系电子战仿真V&V 利用V&V模型分析外场实测数据环境因素影响 *高精度测试场景建模     *虚拟测试场电磁模型V&V *无人机载/车载外场测试设备实时数据获取 *外场测试数据环境因素消除 *协同作战布站布点辅助决策 多源多精度模型融合提升仿真置信度与预测速度 *基于实测数据的代理模型  *基于统计的预测模型 *基于全波算法的仿真模型  *基于全波仿真仿真的代理模型 *基于高频方法的仿真模型  *多源多精度模型融合 利用代理模型提升分布式仿真系统的实时性和精度 * HLA架构的分布式仿真系统     * DDS架构的分布式仿真系统 * TENA架构的分布式仿真系统    *LVC仿真系统
协同仿真平台 武器装备协同仿真平台SIMBAT-OCP 武器装备协同仿真平台是一个支持各种武器装备、复杂产品模型(包含数字化武器装备模型、半实物武器装备模型、人在回路模型等,比如导弹模型、车体模型等)协同运行的系统性试验平台。平台支持各种武器模型或武器部件模型在不同的仿真计算机上分布、并行运行,达到复杂武器系统协同仿真试验运行的目的。通过协同仿真试验运行以验证部分或者全部的武器设计成果是否满足想定的需求或设计目标。武器装备协同仿真平台是数字化的武器运行试验平台,通过这个平台可以有效降低武器装备试验成本和武器装备试验风险。安怀信打造的武器装备协同仿真平台SIMBAT-OCP专注于模型无关性概念,将跟过的模型体系的业务运行管控交还给模型,以强化仿真场景与模型的可保存、可重用目标。 产品特点 光纤反射内存卡、IP网络等不同通信解决方案,以适应不同场景的稳定性需求; 实时、超实时、欠实时等三种仿真时间策略,以满足不同仿真试验需求; 固定步长、自适应可变步长,以应对不同部件模型计算效能的差异性问题; 最小10ms仿真步长(利用发射内存卡),满足强时间要求的仿真试验需求; 模型无关化的通信总线设计,透明化模型构造中的通信设计,降低设计难度; 模型标准化的管理和存储,保证模型的可重用、仿真可重组的目的; 历史试验数据注入,支持历史数据、错误数据模型化注入运行; 图形化的仿真资源组织、仿真运行想定功能,使快速构建仿真试验成为可能; 图形化模型,支持可互操作的图形化模型的开发和定制; 自定义监控存储,支持可配置的模型参数数据监控,支持仿真运行错误监控; 多种操作系统,支持Windows XP、Windows 7、CentOS系列操作系统等; 多种建模语言,支持C\C++、Python、Java、C#等常用建模语言。 产品功能 仿真资源管理 武器或部件模型的定义、描述和管理; 模型指令的定义、编辑和管理; 仿真计算节点的注册、管理和监控; 仿真运行资源组织定义和管理; 模型关系、仿真事件的定义和管理。 仿真程序设计 仿真运行序列想定,主体仿真运行想定的定义、编辑; 仿真模型操作想定,针对特定模型的命令和管理; 仿真条件处理序列,特定条件情况下的运行想定的定义、编辑; 仿真事件处理序列,仿真运行错误处置想定定义、编辑。 仿真运行控制 仿真计算资源配置,仿真模型承载的仿真计算机配置; 仿真时间定义,仿真运行的时间:欠实时、超实时、实时,及仿真运行时长; 仿真步长管理,仿真步长策略:固定步长、可变步长、固定步长时长等; 仿真运行控制,仿真运行启动、停止、暂停、继续等控制; 模型运行控制,特定模型的启动、停止、暂停、继续等控制; 仿真事件监控,仿真运行错误事件的监控和报警。 数据同步 文件数据模型化注入,以数据文件形式,按照步长逐步注入试验数据; 实时数据模型化注入,实时接收远程试验数据,并注入到仿真系统; 共享内存接口数据注入,支持通过共享内存接口接收第三方模型的数据注入。 数据监控 模型参数监控配置,选择配置需要监控的模型参数数据; 数据服务配置,支持为外部试验数据需求方发送实时仿真数据; 监控数据图形化展示,支持以点、线等形式图形化展示监控数据; 监控数据列表化展示,支持以列表的形式展示监控数据; 仿真错误运行监控展示,支持实时监控仿真运行错误,并展示和存储; 武器效能评估系统SIMBAT-EVS 武器效能评估系统是北京安怀信科技股份有限公司为解决武器装备效能评估问题而研发的一款工具软件,用于武器装备论证、研制、试验、使用等不同阶段的效能评估,为作战体系、装备体系的评价和优化提供定量依据。SIMBAT-EVS能够使用仿真、内外场试验、演习等多种来源的试验数据,将效能评估贯穿于武器装备全生命周期。 产品特点 友好易用的图形化界面,所见即所得的图形化评估指标体系、评估方案和评估流程; 多角色的评估业务流程体系,有助于武器效能评估组织体系和流程体系的固化; 多达50种算法和工具,降低武器效能评估工作的难度; 多种样式的评估成果展示,满足武器研制管理和业务的需要; 开放的技术架构,支持使用者或第三方的指标评估算法或分析算法的集成; 弹性的网络架构,支持利用Hadoop大数据平台计算能力; 客户端支持Windows XP/Windows 7以及Linux类操作系统,方便接入使用。 产品功能 武器效能指标体系 武器设计指标、作战任务指标以及环境描述指标集合; 图形化的树形武器效能综合评估指标体系; 知识化形态的武器效能指标体系模板。 武器效能评估方案 多型号、多环境效能评估任务的并行支持; 主客观的指标权重:德尔菲法、层次分析法、熵权法、离差最大化法; 综合效能评估算法:并行权重法、串行权重法、串行无权重法; 各种可选择、可配置的指标评估算法。 武器效能评估执行管理 自动化的任务生成体系; 图形化的任务排序、组织与指派; 基于主客观算法的任务执行能力; 自动化武器效能评估报告的生成能力。 武器效能评估与分析算法库 多语言算法:C\C++、Java、Python、MATLAB; 分布式计算节点:Windows、Linux、GPU; 大数据平台融合:Hadoop。 评估数据综合分析与处理 装备型号的全面生命周期效能评估分析; 同等条件下不同型号武器装备的对比评估分析; 多种形式的数据图形化分析能力; 统计分析、回归分析、敏感性分析。 监控数据存储,支持对所有监控数据、错误信息,按时序列式存储。
可信的实验数据管理系统        可信试验数据管理系统是专门为复杂产品或武器装备科研与设计单位设计的试验数据与试验业务综合管理平台。主要解决试验数据管理和数据利用效率问题,涉及到企业试验过程执行、试验资源管控、试验数据采集、试验数据管理、数据安全分发与有效使用等管理功能。安怀信的可信试验数据管理系统V-TDM在传统TDM系统之上增加了对试验数据分类、分级以及可信度的管理,充分表述和实现了试验数据的价值,为试验数据正确、合理、可信的重用提供了支持,使得数据成为组织真正的、有价值的信息资产。 产品特点 试验全生命周期,以整个试验生命周期为主线,形成一套高效的工具集; 标准化的试验数据体系,将不同格式、长度、属性的试验数据转换成统一的数据格式和结构,保证数据的可溯源性、兼容性和可读性; 混合私有云技术,采用本地服务器+私有云平台+大数据平台的混合设计,最终实现将管理类数据及服务放本地服务器,试验分析数据及服务在云端,大幅提升了数据存储、处理、展示的效率; 分级数据安全管控技术,利用试验项目目标要求涉密要求,对各种试验数据执行合规性的分级管理管理,以满足组织或国家秘密的安全存储、可控分发与使用需求; 可信试验数据评价与管理技术,支持基于特定试验成果、数据来源的数据可信性评价,支持试验数据使用的反馈评价,利用数据的可信度标识数据资产的价值,为试验数据进一步引用、分发提供可信度参照; 产品功能 试验资源管理 基于资产台账的仪器装备管理; 自动化警示的设备维护保养; 仪器定期计量检定管理; 试验耗材出入库及采购管理。 试验组织管理 试验场地管理,包含场地、规范、责任体系等; 试验团队管理,包含组织、职责、人员等; 试验人员信息管理,包含人员基础信息、职责、经历等。 试验过程管理 试验项目管理,试验基础信息、学科方向、涉密范围、场地及周期要求等; 试验过程规划,试验的图形化过程定义、阶段要求、阶段成果等; 试验资源规划,仪器、耗材等的使用规划; 试验组织规划,试验人员的组成、职责信息; 试验任务管理,任务执行过程及中间成果信息; 试验成果管理,最终图形化试验成果、试验评价及数据评价信息。 试验数据管理 试验数据采集,多样化、定制化的试验数据采集,支持文件、数据库、实时数据通信等; 试验数据处理,支持对原始数据的平滑、过滤以及标准化的定义和处理; 试验数据分析,支持多种形态的图形化分析、统计分析、回归分析等; 试验数据共享&分发,支持授权访问者的数据访问和下载,支持数据使用授权。 试验算法管理 多语言算法,支持可执行文件算法(C/C++等)、Python、Java、MATLAB等算法; 大数据分析算法,支持基于Hadoop的MapReduce类算法,对试验数据执行大数据挖掘分析; 图形化算法流程,利用图形化技术完成算法、参数的组织。 开放性架构,将Java中SSM框架与C#中.NET框架进行集成,解决了数据同步、权限管理、页面展示风格一致性以及二次开发等问题,保证了优良的开放性能力,为客户的特性需求提供可能。
模型变更对比 用户场景和需求         随着MBD三维模型推广应用,改变了传统的以二维工程图为主的工作模式,基于MBD唯一数据源载体的设计制造一体化研制模式逐步形成。MBD三维模型作为设计-工艺-制造的协作沟通数据基础,不同版本模型间的设计变更,对于研制上游设计人员需要及时确认自检及下游反馈问题是否已做相应变更;对于下游工艺制造人员则更需要及时了解和掌握每一不同版本模型间设计变更,以保证上游模型设计满足工艺规划要求、更新相关工艺文件及对比工艺重构模型和设计变更模型相符合性等。通常这类不同版本间模型设计变更内容需要根据ECO人工逐一检查,这样不仅耗时,且极易出现疏漏导致上下游衔接出现各种问题,从而降低产品研制质量,延误研制进度、降低生产效率及产品合格率等。 因此针对上述一些问题亟需通过信息化手段实现不同版本三维模型差异快速对比工具,能够自动执行模型数据内容的全面比较,包含模型几何特征、尺寸、公差、属性及PMI信息等相关内容对比,对比结果可以通过三维模型交互高亮显示,并生成对比分析报告,便于跨部门件数据信息交流。 解决方案       模型比对工具用以支持用户基于CAD(NX/Creo/CATIA)模型设计环境针对同一模型不同版本或设计模型与工艺重构模型间数据信息对比分析,对比分析内容包含产品三维模型几何类、特征类、属性类、参数类、尺寸类、公差及PMI标注信息类设计变更差异结果输出,支持模型设计界面内容高亮交互清晰定位设计变更差异位置,并输出相应对比分析报告。几何类对比结果

公司优势

超过12年行业服务经验为您的产品研发设计保驾护航

  • 32  

    十余项软件技术专利,32个软件著作权。

  • 60

    十二年服务于顶尖研发企业

  • 138

    颠覆全国城市

  • 999+

    口碑好评