仿真設(shè)計(jì)流程精選(九篇)

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第1篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞： 飛行器設(shè)計(jì)； 協(xié)同設(shè)計(jì)仿真管理平臺(tái)； SIMULIA SLM； 二次開(kāi)發(fā)

中圖分類號(hào)： V414.41； TB115.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

0引言

企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力方面，企業(yè)效益則直接受到產(chǎn)品的質(zhì)量、周期和成本等要素的影響.設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的活動(dòng)，主要是根據(jù)用戶的需求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定義.總體設(shè)計(jì)承擔(dān)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的組織和協(xié)調(diào)任務(wù)，因此總體能力強(qiáng)弱直接影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成敗.飛行器總體設(shè)計(jì)就是對(duì)飛行器系統(tǒng)工程進(jìn)行科學(xué)的技術(shù)管理，即創(chuàng)造產(chǎn)品概念、形成總體方案、實(shí)施技術(shù)協(xié)調(diào)；建模與仿真技術(shù)是保障系統(tǒng)方案的整體優(yōu)化、協(xié)調(diào)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵手段.

當(dāng)前階段，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)已在飛行器設(shè)計(jì)過(guò)程中得到眾多應(yīng)用，但在傳統(tǒng)研發(fā)模式下，數(shù)字仿真技術(shù)還沒(méi)有成為核心技術(shù)手段和研制流程的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié).數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)加快飛行器設(shè)計(jì)進(jìn)程，但許多設(shè)計(jì)師個(gè)人積累的研制經(jīng)驗(yàn)、模型和數(shù)據(jù)尚未得到有效管理，設(shè)計(jì)知識(shí)的傳承還沒(méi)有找到有效途徑.數(shù)字仿真技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)活動(dòng)，在仿真建模、仿真模型確認(rèn)和仿真結(jié)果評(píng)估等環(huán)節(jié)需要進(jìn)行嚴(yán)格的過(guò)程管理，才能得到高質(zhì)量仿真結(jié)果，支持產(chǎn)品設(shè)計(jì).飛行器總體設(shè)計(jì)能力提升、知識(shí)積累和復(fù)用需要數(shù)字仿真技術(shù)，實(shí)施數(shù)字仿真技術(shù)需要在技術(shù)和資源保障等方面突破具體困難.

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)代表當(dāng)前先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，國(guó)外在數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)方面取得很大進(jìn)展，主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及航天、航空和兵器等.相關(guān)研究工作如美國(guó)沃特公司建立導(dǎo)彈綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)[1]，美國(guó)軍方建立IHAT系統(tǒng)，集成幾何、氣動(dòng)、推進(jìn)、彈道、熱、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性與控制和費(fèi)用指標(biāo)等 [2]，美國(guó)NASA針對(duì)新一代運(yùn)載技術(shù)建立AEE設(shè)計(jì)集成環(huán)境[3].

國(guó)內(nèi)亦高度重視數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)和研究部門(mén)正著手建立一批有代表性的導(dǎo)彈集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，如國(guó)防科技大學(xué)航天與材料學(xué)院采用J2EE架構(gòu)建立導(dǎo)彈系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)通用平臺(tái)[45]，西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院建立導(dǎo)彈總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)[67]等.

本文針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下高超聲速飛行器總體設(shè)計(jì)集成度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)和試驗(yàn)成本巨大等特點(diǎn)，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，應(yīng)用SIMULIA SLM系統(tǒng)構(gòu)建飛行器協(xié)同設(shè)計(jì)仿真管理平臺(tái)，基本實(shí)現(xiàn)飛行器總體方案數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真、設(shè)計(jì)知識(shí)的積累和復(fù)用，為飛行器總體設(shè)計(jì)人員提供專業(yè)化設(shè)計(jì)、仿真分析和數(shù)據(jù)管理工具，研究成果對(duì)企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)仿真管理平臺(tái)的構(gòu)建具有一定的參考價(jià)值.

1平臺(tái)架構(gòu)

高超聲速飛行器協(xié)同設(shè)計(jì)仿真管理平臺(tái)的架構(gòu)見(jiàn)圖1，分為基礎(chǔ)資源層、平臺(tái)服務(wù)層、仿真應(yīng)用層、設(shè)計(jì)應(yīng)用層和平臺(tái)門(mén)戶層等5層.

2平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)框架中提到的各項(xiàng)功能，需要基于成熟的仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)框架軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，本文選擇SIMULIA SLM系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā).

圖 1平臺(tái)架構(gòu)

2.1平臺(tái)門(mén)戶層

各專業(yè)設(shè)計(jì)師與仿真工程師可通過(guò)統(tǒng)一的門(mén)戶界面登錄，在統(tǒng)一平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成從預(yù)研論證、方案設(shè)計(jì)到工程設(shè)計(jì)等業(yè)務(wù)所需的飛行器全研制周期數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真工作.系統(tǒng)客戶端包括總體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)等能力單元的人機(jī)交互操作界面.具體講，根據(jù)型號(hào)研制現(xiàn)狀，通過(guò)定制開(kāi)發(fā)方式，平臺(tái)門(mén)戶層提供IE風(fēng)格的、支持插件的滿足不同設(shè)計(jì)階段、不同設(shè)計(jì)人員的人機(jī)交互界面.

平臺(tái)登錄界面見(jiàn)圖2.

圖 2平臺(tái)登錄界面

2.2設(shè)計(jì)應(yīng)用層

設(shè)計(jì)應(yīng)用層主要由總體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)等能力單元的專業(yè)快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成.設(shè)計(jì)能力單元是按照飛行器研制流程工作需求組織的小規(guī)模多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境.專業(yè)快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)是按照型號(hào)作業(yè)需求、利用作業(yè)流程組織的單專業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng).專業(yè)的通用分析流程是專業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累、抽取、分解、標(biāo)準(zhǔn)化、組合配置串接出的復(fù)雜設(shè)計(jì)過(guò)程，數(shù)據(jù)、工具、過(guò)程與人員相互獨(dú)立，通過(guò)接口定制形成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流，用標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程形式封裝各類分析軟件（商業(yè)軟件和自編程序）形成技術(shù)支撐能力；通過(guò)計(jì)算過(guò)程自動(dòng)化降低人員數(shù)量需求、人機(jī)交互補(bǔ)充系統(tǒng)智能處理水平，形成能力驅(qū)動(dòng)型的研發(fā)模式.具體講，根據(jù)型號(hào)研制現(xiàn)狀，通過(guò)定制開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)師在人機(jī)交互界面上完成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入、查看設(shè)計(jì)結(jié)果輸出、反饋設(shè)計(jì)決策和獲得設(shè)計(jì)幫助支持等.

2.3仿真應(yīng)用層

仿真應(yīng)用層主要由總體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)等能力單元的仿真系統(tǒng)組成，主要工作有：（1）將標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化程度高的有精度保障的仿真流程添加界面，封裝成設(shè)計(jì)流程，供型號(hào)設(shè)計(jì)師使用.（2）將標(biāo)準(zhǔn)的有一定技術(shù)成熟度的仿真流程作為分析模版，供專業(yè)仿真工程師使用.（3）將企業(yè)共享的仿真工具、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)、專業(yè)模型和分析模版作為技術(shù)資源，供平臺(tái)上的專業(yè)研究師使用，創(chuàng)建作業(yè)分析流程.

仿真應(yīng)用層作為能力培養(yǎng)單位，具有仿真項(xiàng)目管理、專業(yè)知識(shí)管理、IT技術(shù)支持、仿真業(yè)務(wù)審核和仿真共享空間等交互工作界面.具體講，根據(jù)企業(yè)技術(shù)積累現(xiàn)狀和專業(yè)發(fā)展能力水平，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)定制，仿真應(yīng)用層能建立滿足產(chǎn)品研發(fā)所需的數(shù)字化仿真環(huán)境.

2.4平臺(tái)服務(wù)層

平臺(tái)服務(wù)層將實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的知識(shí)數(shù)據(jù)、專業(yè)模型、分析流程、專業(yè)工具和IT工具等進(jìn)行有效的配置管理，通過(guò)IT技術(shù)能力有效實(shí)施系統(tǒng)工程思想的管理方法，在數(shù)據(jù)集成管理、工具集成及過(guò)程自動(dòng)化、系統(tǒng)協(xié)同仿真和穩(wěn)健性優(yōu)化等信息處理能力方面通過(guò)大幅提高數(shù)據(jù)交互效率和質(zhì)量、仿真計(jì)算效率和數(shù)據(jù)處理能力、豐富決策手段和其科學(xué)性，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的工作效率提高、研發(fā)周期縮短、設(shè)計(jì)質(zhì)量提升的目的.平臺(tái)服務(wù)層是數(shù)字仿真管理平臺(tái)建設(shè)的核心基礎(chǔ)條件，需要專業(yè)仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)框架軟件的支持.

2.5基礎(chǔ)資源層

基礎(chǔ)資源層將產(chǎn)品研發(fā)中積累、總結(jié)、歸納所形成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，軟件分析工具，硬件計(jì)算設(shè)備等進(jìn)行有效的共享管理；分類存儲(chǔ)和積累產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有利于設(shè)計(jì)信息的匯總、設(shè)計(jì)知識(shí)的提煉和設(shè)計(jì)幫助的實(shí)時(shí)支持；共享軟硬件技術(shù)資源并通過(guò)與資源管理和調(diào)度系統(tǒng)的集成，能為全體設(shè)計(jì)人員提供高性能計(jì)算資源，提高設(shè)計(jì)效率和可靠性，提高投資的效益.基礎(chǔ)資源層中的技術(shù)元素需要專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等資源支持，接受平臺(tái)管理層的調(diào)度和管理.

3應(yīng)用實(shí)例

以方案階段導(dǎo)彈典型設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化和仿真驗(yàn)證為目標(biāo)，將總體、彈道、氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)等專業(yè)的仿真過(guò)程集成于數(shù)字仿真管理平臺(tái)，初步實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計(jì)仿真工作的流程化.通過(guò)流程的運(yùn)行考核數(shù)字仿真管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理、任務(wù)管理和流程管理功能.相關(guān)應(yīng)用成果見(jiàn)圖3～5.

圖 3飛行器總體參數(shù)初步設(shè)計(jì)圖 4氣動(dòng)設(shè)計(jì)仿真

圖 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真

通過(guò)某型號(hào)方案設(shè)計(jì)仿真在平臺(tái)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈方案階段設(shè)計(jì)仿真工作的流程化，形成6大業(yè)務(wù)流程和21個(gè)仿真流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方法的靈活調(diào)用、積累、復(fù)用和更新；通過(guò)平臺(tái)化的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和管理實(shí)現(xiàn)專業(yè)間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、過(guò)程數(shù)據(jù)版本的規(guī)范化管理和數(shù)據(jù)引用的可追溯性；通過(guò)4個(gè)專業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證數(shù)字仿真管理平臺(tái)的基本功能；驗(yàn)證知識(shí)積累和復(fù)用機(jī)制的可行性；驗(yàn)證業(yè)務(wù)流程模型的提煉和仿真過(guò)程的組織符合型號(hào)研制的工作實(shí)際.

4結(jié)束語(yǔ)

將SIMULIA SLM系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，構(gòu)建飛行器總體協(xié)同設(shè)計(jì)仿真管理平臺(tái)的雛形，并得到初步應(yīng)用.研究成果對(duì)企業(yè)仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的構(gòu)建具有一定的參考價(jià)值.

雖然數(shù)字化仿真技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期的各階段，并取得顯著效果，很多企業(yè)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到仿真數(shù)據(jù)管理的重要性和必要性，但是構(gòu)建企業(yè)級(jí)的仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)仍面臨著許多挑戰(zhàn).

（1）目前，市場(chǎng)上的商用仿真數(shù)據(jù)管理軟件都還處于發(fā)展和完善階段，并且仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)需要根據(jù)企業(yè)自身的需求進(jìn)行大量的定制開(kāi)發(fā)和實(shí)施工作；

（2）結(jié)合定制開(kāi)發(fā)，企業(yè)自身業(yè)務(wù)流程、仿真流程的梳理是1個(gè)不斷迭代的過(guò)程，需要專業(yè)級(jí)主任設(shè)計(jì)師長(zhǎng)期不懈的努力；

（3）需要企業(yè)進(jìn)行仿真數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的積累，并使仿真應(yīng)用規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化；

（4）仿真工具的開(kāi)放性和易集成性對(duì)仿真數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的構(gòu)建也有至關(guān)重要的影響.

因此，構(gòu)建真正的能適應(yīng)企業(yè)自身需求發(fā)展的數(shù)字仿真管理平臺(tái)還需要整體規(guī)劃、分布實(shí)施，本文所完成的工作只是萬(wàn)里邁出的第一步.參考文獻(xiàn)：

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[5]李國(guó)正， 陳敏， 張為華. 動(dòng)態(tài)可擴(kuò)充的導(dǎo)彈集成設(shè)計(jì)平臺(tái)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)， 2008， 28（5）： 1418.

第2篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞： 模擬分析； 數(shù)據(jù)管理； CAE模板

中圖分類號(hào)： TP392文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

0引言

中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司（簡(jiǎn)稱一汽）技術(shù)中心承擔(dān)一汽集團(tuán)商用車(chē)產(chǎn)品、乘用車(chē)產(chǎn)品及發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車(chē)身和汽車(chē)電子等重要總成的自主研發(fā)任務(wù)，在國(guó)內(nèi)最早將CAE技術(shù)用于汽車(chē)產(chǎn)品自主研發(fā).經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，CAE技術(shù)已經(jīng)在一汽技術(shù)中心的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮重要作用，形成基礎(chǔ)部、車(chē)身部和發(fā)動(dòng)機(jī)部等多支數(shù)百人、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的CAE仿真分析團(tuán)隊(duì)，涉及的領(lǐng)域涵蓋商用車(chē)和乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身和整車(chē)等，囊括整車(chē)多體動(dòng)力學(xué)分析（平順性和操縱穩(wěn)定性仿真、懸架性能、中低頻振動(dòng)、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性等）、車(chē)身安全和結(jié)構(gòu)分析（碰撞和安全性、車(chē)身模態(tài)、強(qiáng)度和剛度分析等）、整車(chē)及發(fā)動(dòng)機(jī)CFD分析（發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、機(jī)艙流動(dòng)分析、氣缸內(nèi)流動(dòng)燃燒分析、整車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)分析、空調(diào)系統(tǒng)分析和氣動(dòng)噪聲分析等）和結(jié)構(gòu)分析（缸體、缸蓋有限元分析，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置托架拓?fù)鋬?yōu)化和疲勞耐久性分析等）以及涉及單學(xué)科和多學(xué)科的優(yōu)化分析等.

經(jīng)過(guò)多年投入，相關(guān)的軟、硬件設(shè)施得到完善，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)體系、試驗(yàn)驗(yàn)證體系一道，成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要支撐.CAE的重要性、有效性得到廣泛認(rèn)同，形成較為完整并經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證可行的一套分析流程和規(guī)范.隨著產(chǎn)品性能要求的不斷提升和新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，技術(shù)中心CAE專家和部門(mén)也在不斷對(duì)其進(jìn)行更新和修訂，保證CAE技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用.在長(zhǎng)期的分析實(shí)踐中，積累了大量的CAE分析模型、數(shù)據(jù)、結(jié)果、報(bào)告及與相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù).

技術(shù)中心十分強(qiáng)調(diào)CAE工程師與設(shè)計(jì)師、試驗(yàn)工程師的協(xié)作，CAE工程師隸屬于各個(gè)專業(yè)科室，除結(jié)構(gòu)分析外，沒(méi)有專門(mén)的計(jì)算分析科室.這種組織結(jié)構(gòu)有利于CAE工程師與設(shè)計(jì)師的交流，有利于對(duì)問(wèn)題的準(zhǔn)確理解和定義，也有利于向設(shè)計(jì)師準(zhǔn)確地解釋分析結(jié)果.

隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的發(fā)展，技術(shù)中心CAE應(yīng)用也體現(xiàn)出不足，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）知識(shí)和數(shù)據(jù)管理.大量的仿真分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于個(gè)人計(jì)算機(jī)上，沒(méi)有統(tǒng)一存儲(chǔ)和按項(xiàng)目及數(shù)據(jù)屬性分類歸檔，難以檢索，難以共享和重復(fù)利用；仿真分析數(shù)據(jù)目前的存儲(chǔ)和管理方式造成部門(mén)之間信息共享困難，部門(mén)之間信息和數(shù)據(jù)溝通效率低；雖積累了大量的各學(xué)科分析流程經(jīng)驗(yàn)，但沒(méi)有系統(tǒng)地總結(jié)和梳理，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和文檔化，難以有效推廣利用，仿真分析結(jié)果的一致性難以保證；向新員工傳授已有仿真分析經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程較慢，不利于新員工的快速成長(zhǎng).

（2）項(xiàng)目支撐.對(duì)于大的車(chē)型或總成研發(fā)項(xiàng)目，多個(gè)部門(mén)人員參與并產(chǎn)生眾多分析任務(wù)，缺乏對(duì)分析任務(wù)進(jìn)展和結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控的方便方式；缺少支持項(xiàng)目經(jīng)理充分利用CAE工具的環(huán)境和平臺(tái).

（3）效率和資源.重復(fù)工作占用大量人力資源，骨干人員深陷常規(guī)分析任務(wù)，影響其在新方法、新技術(shù)研究方面投入精力，不利于專業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展；CAE相關(guān)軟、硬件資源的應(yīng)用效率得不到統(tǒng)計(jì)評(píng)估.

基于上述情況，有必要建立支撐仿真數(shù)據(jù)及知識(shí)管理的IT系統(tǒng).

1需求分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1總體目標(biāo)

若想改變技術(shù)中心CAE工作的現(xiàn)狀，需建立企業(yè)級(jí)的CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理平臺(tái).從技術(shù)中心的研發(fā)特點(diǎn)和現(xiàn)狀出發(fā)，充分體現(xiàn)和溶入技術(shù)中心在長(zhǎng)期的CAE實(shí)踐中取得的成果、經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范，形成一個(gè)基于成熟CAE系統(tǒng)架構(gòu)的企業(yè)級(jí)協(xié)同仿真平臺(tái).該平臺(tái)將仿真知識(shí)（數(shù)據(jù)）管理、仿真流程管理及權(quán)限和分析任務(wù)管理等功能融于一體，建立并不斷積累技術(shù)中心仿真分析知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)CAE項(xiàng)目質(zhì)量監(jiān)控，促進(jìn)技術(shù)中心的CAE應(yīng)用，從而支持企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新工作.同時(shí)，借鑒國(guó)外同行的CAE分析發(fā)展成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，快速提高和完善CAE能力以協(xié)助自主研發(fā)能力的提高.

系統(tǒng)目標(biāo)：

（1）CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)的管理、積累和重用.

（2）項(xiàng)目質(zhì)量保障，規(guī)范CAE活動(dòng)、有效支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、實(shí)現(xiàn)CAE分析的工程價(jià)值.

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

技術(shù)中心CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)基于SimManager R3.1 產(chǎn)品框架實(shí)現(xiàn)，該產(chǎn)品框架包括仿真數(shù)據(jù)和流程管理的基本功能.CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)的功能在該產(chǎn)品框架基礎(chǔ)上通過(guò)配置和開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn).這種方式有助于縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，并保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性.

在系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方面，構(gòu)建中心級(jí)仿真數(shù)據(jù)及知識(shí)管理平臺(tái)框架+各科室專業(yè)仿真流程的設(shè)計(jì)方式.中心級(jí)的仿真數(shù)據(jù)及知識(shí)管理平臺(tái)框架涵蓋系統(tǒng)及各專業(yè)通用的功能，如公共數(shù)據(jù)維護(hù)、外部系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)版本控制及變更、報(bào)告自動(dòng)生成、知識(shí)重用和仿真業(yè)務(wù)流程等，該框架在比較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定.各個(gè)專業(yè)的分析流程隨著CAE技術(shù)和手段的不斷完善逐步擴(kuò)展和豐富.成熟和規(guī)范的專業(yè)流程可以通過(guò)自動(dòng)化的方式在系統(tǒng)中使用，提高工作效率；相對(duì)不成熟的分析流程可以通過(guò)數(shù)據(jù)的版本控制功能按照存儲(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)范將仿真數(shù)據(jù)保存到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，不影響數(shù)據(jù)和知識(shí)的積累.中心框架和專業(yè)學(xué)科見(jiàn)圖1.

整體功能架構(gòu)包括中心級(jí)CAE管理模塊、各專業(yè)學(xué)科功能模塊和外部系統(tǒng)集成接口模塊3個(gè)部分.

中心級(jí)CAE管理模塊包括在SimManager 產(chǎn)品基礎(chǔ)上建立CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理模塊、項(xiàng)目質(zhì)量監(jiān)控模塊和業(yè)務(wù)流程管理模塊等.SimManager 產(chǎn)品包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、基礎(chǔ)流程管理模塊、基礎(chǔ)權(quán)限管理模塊、集成客戶端模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊等.在基礎(chǔ)功能模塊的基礎(chǔ)上通過(guò)開(kāi)發(fā)和配置建立中心級(jí)CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)的架構(gòu)，該架構(gòu)保持穩(wěn)定性，滿足技術(shù)中心目前及未來(lái)發(fā)展的需要.

各專業(yè)學(xué)科，包括安全學(xué)科、多體動(dòng)力學(xué)學(xué)科、CFD學(xué)科、NVH學(xué)科、結(jié)構(gòu)與耐久性學(xué)科和工藝仿真學(xué)科等都需要使用CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)，并且將來(lái)可以向其他學(xué)科擴(kuò)展.其中安全學(xué)科、多體動(dòng)力學(xué)學(xué)科和CFD學(xué)科等有超出中心級(jí)模塊的需求，需要針對(duì)本學(xué)科進(jìn)行功能開(kāi)發(fā).其他學(xué)科的需求由中心級(jí)的模塊功能涵蓋.

外部系統(tǒng)集成接口模塊提供外部系統(tǒng)集成接口，包括從信息網(wǎng)提取人員信息（通過(guò)中間格式文件），并預(yù)留高性能計(jì)算系統(tǒng)接口.

CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)支持各種角色從客戶端（B/S架構(gòu)客戶端）以自己的權(quán)限在系統(tǒng)中進(jìn)行工作，系統(tǒng)支持技術(shù)中心用戶異地訪問(wèn)和使用.

1.4CAE知識(shí)管理和重用

CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CAE知識(shí)的管理和重用，CAE知識(shí)表現(xiàn)在：（1）評(píng)價(jià)參數(shù)；（2）分析報(bào)告；（3）分析過(guò)程數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)模型，網(wǎng)格模型，設(shè)計(jì)輸入條件，分析模型，求解文件，原始結(jié)果和關(guān)鍵結(jié)果等；（4）分析規(guī)范，包括分析流程規(guī)范、分析相關(guān)材料數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)模型和二次開(kāi)發(fā)工具等.

這些CAE知識(shí)通過(guò)CAE任務(wù)模板、自動(dòng)化流程和分類保存的CAE數(shù)據(jù)模型等方式實(shí)現(xiàn)管理并重用.

1.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)決定系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ).CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)在SimManager產(chǎn)品已經(jīng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，通過(guò)配置和開(kāi)發(fā)以滿足CAE集成平臺(tái)的業(yè)務(wù)需要.

面向CAE分析業(yè)務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)類型，涉及前處理、求解、后處理和其他分析業(yè)務(wù)等.在此基礎(chǔ)上，CAE集成平臺(tái)根據(jù)平臺(tái)業(yè)務(wù)需要增加平臺(tái)自有的數(shù)據(jù)類型，其關(guān)系見(jiàn)圖3，圖中箭頭表示“繼承自”的關(guān)系.

1.6流程和權(quán)限管理

基于SimManager的CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)的流程管理步驟：（1）詳細(xì)分析和梳理用戶流程及調(diào)研結(jié)果；（2）定義、規(guī)劃數(shù)據(jù)模型，定義流程中的數(shù)據(jù)模型；（3）定義、規(guī)劃流程動(dòng)作，定義流程動(dòng)作的輸入、輸出；（4）配置數(shù)據(jù)模型；（5）流程動(dòng)作相關(guān)配置或開(kāi)發(fā)；（6）如果有隊(duì)列系統(tǒng)，考慮隊(duì)列系統(tǒng)的集成.

CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)中的用戶權(quán)限管理是通過(guò)基礎(chǔ)運(yùn)行框架SimManager的權(quán)限訪問(wèn)系統(tǒng)中角色（Role）、域/項(xiàng)目（Domain/Project）和數(shù)據(jù)級(jí)別（Release Level）等來(lái)綜合實(shí)現(xiàn)的.具體為：（1）對(duì)數(shù)據(jù)的權(quán)限，包括對(duì)數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)、刪除、流程執(zhí)行、數(shù)據(jù)等級(jí)提升、數(shù)據(jù)等級(jí)降低、流程的終止和更改數(shù)據(jù)所有者等；（2）流程權(quán)限，系統(tǒng)根據(jù)角色的不同，對(duì)流程功能進(jìn)行分配，包括普通用戶流程、審計(jì)管理流程、系統(tǒng)管理功能和安全管理功能等.在CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)中，通過(guò)角色和數(shù)據(jù)級(jí)別等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的權(quán)限控制.例如，項(xiàng)目中包括哪些人員，哪些人員為管理者、哪些為分析項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，一旦具有相應(yīng)的角色和權(quán)限，即可以訪問(wèn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的操作.

2系統(tǒng)實(shí)施

2.1系統(tǒng)架構(gòu)定義

CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4.包括：（1）客戶端/本地機(jī)，用戶主要通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；（2）SimManager網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器為一立的服務(wù)器；（3）數(shù)據(jù)庫(kù)采用用戶目前使用的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；（4）文件存儲(chǔ)服務(wù)器直接mount到SimManager服務(wù)器端；（5）SimManager和應(yīng)用軟件的License通過(guò)Flexm等方式安裝在License服務(wù)器上.專業(yè)科室的專業(yè)工具軟件的License平臺(tái)不做通用管理，但是需要保證在需要軟件許可時(shí)能夠訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的License服務(wù)器.

訪問(wèn)與集成方式有兩種：（1）客戶端/本地機(jī)以http方式訪問(wèn)SimManager網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器，在本地機(jī)上應(yīng)安裝有JRE環(huán)境；（2）SimManager平臺(tái)以JDBC方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)為開(kāi)箱即用功能，只需在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例即可，部署完成即可使用.

2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型構(gòu)建

充分利用SimManager產(chǎn)品自帶的數(shù)據(jù)模型，結(jié)合技術(shù)中心的實(shí)際仿真業(yè)務(wù)需要，對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行構(gòu)建.基于簡(jiǎn)潔實(shí)用的原則，構(gòu)建以下數(shù)據(jù)模型：

（1）CAE任務(wù)模板.一個(gè)CAE任務(wù)模板代表一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分析類型，在CAE任務(wù)模板上附屬相關(guān)分類屬性、仿真數(shù)據(jù)歸檔規(guī)范、評(píng)價(jià)參數(shù)、應(yīng)用工具和報(bào)告模板等文檔.CAE任務(wù)模板作為仿真分析工作實(shí)施、仿真數(shù)據(jù)入庫(kù)保存和創(chuàng)建CAE任務(wù)的依據(jù).各專業(yè)必須對(duì)CAE相關(guān)的分析類型進(jìn)行梳理和歸納，建立標(biāo)準(zhǔn)的CAE任務(wù)模板.

（2）項(xiàng)目.與技術(shù)中心項(xiàng)目管理系統(tǒng)的項(xiàng)目相一致，對(duì)應(yīng)實(shí)際的研發(fā)項(xiàng)目.可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建或者從項(xiàng)目管理系統(tǒng)中導(dǎo)入.

（3）任務(wù).CAE任務(wù)作為在項(xiàng)目中實(shí)例化的CAE任務(wù)模板，可以作為分配給CAE工程師的最小的工作單元.

（4）方案.即附屬于一個(gè)任務(wù)的分析方案，在一個(gè)任務(wù)下，設(shè)計(jì)師可以提交多個(gè)輪次多個(gè)設(shè)計(jì)方案作為輸入供CAE工程師進(jìn)行分析，CAE工程師也可以自己創(chuàng)建方案并進(jìn)行分析.一個(gè)方案包括一系列的分析數(shù)據(jù)，如評(píng)價(jià)參數(shù)、設(shè)計(jì)模型、網(wǎng)格模型、設(shè)計(jì)輸入條件、分析模型、原始結(jié)果、關(guān)鍵結(jié)果和分析報(bào)告等，這些分析數(shù)據(jù)依據(jù)相應(yīng)的CAE任務(wù)模板的規(guī)范保存.

在CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)中，充分考慮仿真數(shù)據(jù)分類和查看，用戶可以從項(xiàng)目、學(xué)科和產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)等視角查看相關(guān)仿真數(shù)據(jù).

2.3CAE知識(shí)管理和項(xiàng)目質(zhì)量保障

在CAE知識(shí)管理和項(xiàng)目質(zhì)量保障方面，系統(tǒng)借助以下技術(shù)措施和應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)需求：（1）CAE仿真數(shù)據(jù)的分類；（2）項(xiàng)目、學(xué)科和產(chǎn)品視角的數(shù)據(jù)查看；（3）對(duì)標(biāo)歷史數(shù)據(jù)，用于對(duì)比當(dāng)前方案與同類歷史方案的同類參數(shù)，協(xié)助分析任務(wù)判斷當(dāng)前方案的優(yōu)劣，同時(shí)幫助分析隨著年代的推移，各個(gè)參數(shù)的變化趨勢(shì)；（4）評(píng)價(jià)參數(shù)跟蹤，用于在一個(gè)任務(wù)進(jìn)行過(guò)程中，方案的評(píng)價(jià)參數(shù)隨著迭代逐步變化的情況；（5）評(píng)價(jià)參數(shù)分類滿足情況統(tǒng)計(jì)，將所有模板的設(shè)計(jì)相關(guān)的評(píng)價(jià)參數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)分類，評(píng)估在一個(gè)項(xiàng)目、任務(wù)或某產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)的相關(guān)設(shè)計(jì)和相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)各個(gè)分類的滿足情況.

2.4與其他系統(tǒng)集成

與CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)包括中心信息網(wǎng)、各專業(yè)室求解服務(wù)器隊(duì)列系統(tǒng)和項(xiàng)目管理系統(tǒng)等.

CAE數(shù)據(jù)及知識(shí)管理系統(tǒng)的人員信息來(lái)自于技術(shù)中心OA網(wǎng)，CAE管理系統(tǒng)集成隊(duì)列系統(tǒng)MSC.Analysis Manager/PBS，實(shí)現(xiàn)求解任務(wù)的遠(yuǎn)程提交和監(jiān)控.系統(tǒng)的項(xiàng)目信息和項(xiàng)目管理系統(tǒng)保持一致，可以導(dǎo)入也可以在系統(tǒng)中直接創(chuàng)建.

3仿真分析自動(dòng)化

在系統(tǒng)中集成仿真軟件，尤其是CFD模塊和安全模塊，相關(guān)流程緊密結(jié)合在系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)仿真過(guò)程的自動(dòng)化，提高效率.

SimManager提供服務(wù)器端（SSAE）和客戶端（CSAE）兩種運(yùn)行方式封裝應(yīng)用軟件.服務(wù)器端運(yùn)行方式應(yīng)用軟件安裝在服務(wù)器端，用戶無(wú)交互運(yùn)行；客戶端運(yùn)行方式應(yīng)用軟件安裝在客戶端，用戶通過(guò)瀏覽器登陸到SimManager服務(wù)器，執(zhí)行相應(yīng)的流程，SimManager調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序，用戶以交互式或自動(dòng)方式來(lái)執(zhí)行應(yīng)用程序.

SimManager將工具軟件封裝在流程中，有兩種運(yùn)行方式：（1）交互式，SimManager將應(yīng)用軟件啟動(dòng)，用戶在軟件中操作完成相應(yīng)的任務(wù)工作；（2）自動(dòng)式，SimManager將應(yīng)用軟件啟動(dòng)，根據(jù)提供的腳本模板自動(dòng)完成相應(yīng)的工作.

3.1氣道CFD分析自動(dòng)化

為方便在氣道設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)根據(jù)氣道穩(wěn)態(tài)CFD模擬分析結(jié)果指導(dǎo)氣道3D模型的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)氣道模擬分析過(guò)程規(guī)范化，開(kāi)發(fā)嵌入到CAE平臺(tái)中的氣道自動(dòng)分析流程模塊，自動(dòng)分析過(guò)程見(jiàn)圖5.

仿真規(guī)范管理是對(duì)安全仿真分析所涉及的相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備文件、過(guò)程文件、接過(guò)文件和仿真方法等相關(guān)的規(guī)范文件進(jìn)行明確定義及編寫(xiě)，并在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行固化，指導(dǎo)實(shí)際的仿真分析工作，主要包括：（1）材料名稱命名規(guī)范；（2）截面特性名稱命名規(guī)范；（3）焊點(diǎn)文件編寫(xiě)規(guī)范；（4）車(chē)身總成命名規(guī)范；（5）所有相關(guān)文件的命名規(guī)范；（6）各分析模版的計(jì)算分析規(guī)范；（7）關(guān)鍵結(jié)果提取規(guī)范；（8）自動(dòng)化報(bào)告生成規(guī)范.

第3篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó) 上海 201210）

【摘　要】航電全數(shù)字仿真在航電系統(tǒng)性能的確認(rèn)及驗(yàn)證（V&V）流程中有著重要的作用，有助于進(jìn)行早期評(píng)估以優(yōu)化所有資源的使用，減少開(kāi)發(fā)時(shí)間。研究了航電全數(shù)字仿真平臺(tái)的軟硬件實(shí)現(xiàn)，并利用研究成果搭建了航電系統(tǒng)全數(shù)字仿真平臺(tái)，該平臺(tái)可用于對(duì)航電系統(tǒng)需求進(jìn)行確認(rèn)。

關(guān)鍵詞 全數(shù)字仿真；航電系統(tǒng)；需求確認(rèn)

Research on Avionics Full Digital Simulation Platform

WANG Ya-jie

(State Key Laboratory, Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)

【Abstract】Avionics digital simulation is important in the validation of avionics system and in the process of .V&V, it help optimalize the resource and decrease the develop time on the early stage. This paper focus on the realization of the avionics digital platform, this platform can do the validation of avionics system.

【Key words】Full digital system；Avionics system；Requirement validation

0　引言

航電全數(shù)字仿真在航電系統(tǒng)性能的確認(rèn)及驗(yàn)證（V&V）流程中有著重要的作用，在航電設(shè)計(jì)的早期階段，通過(guò)模型及仿真的方式進(jìn)行系統(tǒng)可行性分析、驗(yàn)證，有助于進(jìn)行早期評(píng)估以優(yōu)化所有資源的使用，能在短時(shí)間內(nèi)檢驗(yàn)構(gòu)型變化，從而減少開(kāi)發(fā)時(shí)間。

本文所研究的航電全數(shù)字仿真平臺(tái)主要包括主仿真系統(tǒng)和上位機(jī)仿真監(jiān)控軟件、建模相關(guān)軟件等。在數(shù)字仿真階段，模型之間通過(guò)反射內(nèi)存網(wǎng)或以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，各仿真節(jié)點(diǎn)可自由配置航電模型。考慮后續(xù)向半物理仿真測(cè)試的要求，主仿真系統(tǒng)要具備高度可復(fù)用性，預(yù)留與前端設(shè)備的數(shù)據(jù)接口，并且在不修改已開(kāi)發(fā)的仿真模型基礎(chǔ)上，順利實(shí)現(xiàn)全數(shù)字仿真向半物理仿真的過(guò)渡。上位機(jī)軟件提供程控開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)模型和配線的同時(shí)切換，便于真實(shí)設(shè)備接入仿真網(wǎng)絡(luò)。

1　系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

航電全數(shù)字仿真系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)形式。上位機(jī)主要運(yùn)行仿真建模及仿真試驗(yàn)的應(yīng)用軟件，如Rhapsody、實(shí)時(shí)仿真過(guò)程的監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)模型管理平臺(tái)等。上位機(jī)采用普通PC機(jī)，Windows操作系統(tǒng)。下位機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PCI總線形式。在實(shí)時(shí)內(nèi)核的調(diào)度下運(yùn)行多任務(wù)的航電系統(tǒng)的仿真模型，通過(guò)反射內(nèi)存網(wǎng)或以太網(wǎng)模擬各分系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，并響應(yīng)上位機(jī)的命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳與下載。仿真監(jiān)控計(jì)算機(jī)與實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，它們之間的通訊是通過(guò)TCP/IP協(xié)議，仿真監(jiān)控計(jì)算機(jī)與實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)通過(guò)以太網(wǎng)主要是傳輸監(jiān)控軟件發(fā)給實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)的指令；實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)反射內(nèi)存網(wǎng)或以太網(wǎng)，模擬航電系統(tǒng)各模塊間的數(shù)據(jù)通訊，仿真監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)反射內(nèi)存網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。航電全數(shù)字仿真平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2　系統(tǒng)工作流程圖

航電全數(shù)字仿真平臺(tái)的工作流程圖如圖2所示。數(shù)據(jù)模型管理平臺(tái)導(dǎo)入系統(tǒng)ICD數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)仿真網(wǎng)絡(luò)和硬件信息，導(dǎo)出Rhapsody模型的ICD數(shù)據(jù)和打包、解包算法。Rhapsody設(shè)計(jì)航電系統(tǒng)的狀態(tài)圖，進(jìn)行全數(shù)字仿真。在數(shù)據(jù)模型管理平臺(tái)描述航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)際物理形式。最后導(dǎo)出航電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真Rhapsody模型。實(shí)時(shí)模型與全數(shù)字模型融合生成，最終的實(shí)時(shí)仿真模型。通過(guò)Rhapsody將導(dǎo)出Rhapsody模型編譯為可執(zhí)行仿真程序。監(jiān)控軟件下載實(shí)時(shí)仿真模型，并且監(jiān)控運(yùn)在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)模型的變量。同時(shí)監(jiān)控軟件可以將實(shí)時(shí)仿真的模型的數(shù)據(jù)保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，仿真結(jié)束后可以解析回放記錄的數(shù)據(jù)。

3　實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks開(kāi)發(fā)是整個(gè)航電全數(shù)字仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)和核心。VxWorks鏡像的制作和VxWorks應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)是下位機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要工作。

3.1　VxWorks鏡像制作

VxWorks鏡像成生可以通過(guò)Tornado建立一個(gè)bootable工程，并對(duì)VxWorks的內(nèi)核進(jìn)行裁減，裁剪過(guò)程如圖3所示。裁剪結(jié)束后需要對(duì)romInit.s、romStart.c、sysAlib.s、sysLib.c等文件進(jìn)行修改，滿足場(chǎng)景要求。

3.2　VxWorks應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)

VxWorks應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)包括檢測(cè)下位機(jī)PCI設(shè)備、下位機(jī)IP地址配置、PCI板卡驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)等，本文以PCI板卡驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)為例說(shuō)明開(kāi)發(fā)過(guò)程。在VxWorks中以太網(wǎng)、串行設(shè)備的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)與普通的PCI板卡的開(kāi)發(fā)有很大的不同，具體的開(kāi)發(fā)過(guò)程如圖4所示。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文研究了航電全數(shù)字仿真平臺(tái)的軟硬件實(shí)現(xiàn)，并利用研究成果搭建了航電系統(tǒng)全數(shù)字仿真平臺(tái)，該全數(shù)字仿真平臺(tái)可以用于航電系統(tǒng)設(shè)計(jì)早期對(duì)航電系統(tǒng)的需求進(jìn)行確認(rèn)，以期在航電系統(tǒng)設(shè)計(jì)早期盡早對(duì)系統(tǒng)的可用性和完整性進(jìn)行測(cè)試，減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，符合確認(rèn)及驗(yàn)證（V&V）流程。

參考文獻(xiàn)

［1］余修端,孫秀霞,秦碩.全數(shù)字通用飛行仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程,2008,34(17):263-265.

［2］敖情波,楊志勇,杜明鮮,等.一種通用的仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)集成電路,2009.11(126):45-50.

［3］郭曉燕,汪亞杰.航電全數(shù)字仿真技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011,30.

［4］王金波.基于故障注入的嵌入式軟件安全性測(cè)試框架及實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2012,29(8):2994-2295.

第4篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

【關(guān)鍵詞】ERP沙盤(pán) 集團(tuán)化 仿真系統(tǒng)

一、引言

現(xiàn)有的ERP沙盤(pán)模擬課程以及配套的ERP仿真系統(tǒng)是基于單個(gè)企業(yè)的流程仿真，包括仿真企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)模型、業(yè)務(wù)流程模型、作業(yè)流程建模、流程仿真優(yōu)化。然而在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，一旦某個(gè)模擬企業(yè)經(jīng)營(yíng)不善則面臨破產(chǎn)。但為了能讓破產(chǎn)的模擬企業(yè)能夠繼續(xù)參與運(yùn)營(yíng)，需要由授課教師向企業(yè)注資，而注資后的企業(yè)在后續(xù)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中又會(huì)對(duì)其他企業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響。為了解決上述問(wèn)題，本課題擬對(duì)在ERP企業(yè)內(nèi)部流程仿真模擬的基礎(chǔ)上，將購(gòu)買(mǎi)法應(yīng)用于非同一控制下的集團(tuán)企業(yè)并購(gòu)中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于集團(tuán)化的企業(yè)ERP仿真系統(tǒng)。

二、支持企業(yè)并購(gòu)的集團(tuán)企業(yè)ERP仿真模擬系統(tǒng)

（一）基于Comet的HTTP長(zhǎng)連接實(shí)現(xiàn)消息推送機(jī)制。

COMET使用了客戶端（Web瀏覽器，使用XMLHttpRequest）和服務(wù)器之間的持久連接。

這種機(jī)制解決了系統(tǒng)的性能要求，每當(dāng)一個(gè)消息需要發(fā)送到客戶端，如果客戶端的一個(gè)持久連接是開(kāi)放的，客戶端應(yīng)該立刻收到它而幾乎沒(méi)有延遲。如果客戶端需要將消息發(fā)送給服務(wù)器，可以使用非持久連接，服務(wù)器處理完后立即返回。

（二）基于序列化對(duì)象的對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。

集團(tuán)企業(yè)ERP仿真軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)由40余張表構(gòu)成，其主體部分如圖2所示。其中小組盤(pán)面信息和操作數(shù)據(jù)均通過(guò)序列化對(duì)象進(jìn)行存儲(chǔ)。特別是操作數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

基于序列化對(duì)象的對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要包括兩部分，一部分為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上通過(guò)存儲(chǔ)序列化對(duì)象實(shí)現(xiàn)了對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。另外一部分是通過(guò)應(yīng)用程序中的業(yè)務(wù)邏輯代碼實(shí)現(xiàn)了對(duì)象序列化和反序列化操作。

集團(tuán)企業(yè)ERP仿真軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)由40余張表構(gòu)成，其中小組盤(pán)面信息和操作數(shù)據(jù)均通過(guò)序列化對(duì)象進(jìn)行存儲(chǔ)。特別是操作數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

（三）集團(tuán)企業(yè)ERP仿真軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.基于Command模式的命令架構(gòu)

仿真企業(yè)的每項(xiàng)操作在設(shè)計(jì)之初均有條件的允許“撤銷”，以便在企業(yè)誤操作時(shí)可以撤銷因誤操作造成的影響，因此，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了設(shè)計(jì)模式中的Command模式架構(gòu)。

三、總結(jié)

集團(tuán)化的企業(yè)ERP仿真模擬系統(tǒng)可以直接進(jìn)行軟件銷售或是經(jīng)過(guò)改造開(kāi)發(fā)出針對(duì)高校教學(xué)的實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品或其它產(chǎn)品銷售。另外基于Comet的HTTP長(zhǎng)連接的消息推送機(jī)制也可以作為中間件銷售，可以嵌入到其它產(chǎn)品中為其提供即時(shí)消息服務(wù)。這將會(huì)取得很好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁文菲， 黃厚寬. 對(duì)象/關(guān)系映射技術(shù)與面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)比較分析.中國(guó)科技信息， 2006，（21）.

第5篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

針對(duì)工程師缺乏有限元知識(shí)成為許多廠家成功應(yīng)用沖壓CAE軟件的障礙的問(wèn)題，以汽車(chē)翼子板為例，詳細(xì)介紹JSTAMP/NV的沖壓仿真模板定制功能.該功能使工程師在缺乏有限元知識(shí)的情況下能成熟應(yīng)用沖壓仿真技術(shù).

關(guān)鍵詞：

JSTAMP/NV； 模板定制； 沖壓仿真； 汽車(chē)； 翼子板

中圖分類號(hào)： TG386； TB115.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

0引言

隨著有限元技術(shù)的日益普及，沖壓仿真技術(shù)已被越來(lái)越多的模具和沖壓廠商重視.在引入沖壓仿真軟件的同時(shí)，各廠商需要面對(duì)一個(gè)難題，即工程師缺乏有限元知識(shí)，不能有效地利用仿真軟件并進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置.各個(gè)軟件提供商針對(duì)該問(wèn)題都有不同的應(yīng)對(duì)方案，本文介紹的JSOL公司沖壓仿真軟件JSTAMP/NV即可簡(jiǎn)單、有效地提供模板定制功能.

1模板定制功能概述

所謂模板定制，即通過(guò)在原有默認(rèn)仿真參數(shù)的基礎(chǔ)上，或根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)而設(shè)定相應(yīng)的仿真工序流程，然后將上述所有設(shè)定保存為模板.①在下次碰到類似工藝方案的零件時(shí)，即可直接套用模板，而不必再次設(shè)定工藝流程和仿真參數(shù)，大大提升仿真工作效率并可以繼承前人的仿真經(jīng)驗(yàn)，降低應(yīng)用沖壓仿真技術(shù)的門(mén)檻，使新人也可快速上手JSTAMP/NV仿真軟件，實(shí)現(xiàn)沖壓仿真的流程化和標(biāo)準(zhǔn)化.

2汽車(chē)翼子板模板定制的應(yīng)用實(shí)例

為具體地介紹模板定制功能，本文通過(guò)對(duì)汽車(chē)翼子板的仿真參數(shù)和工藝流程進(jìn)行模板設(shè)定，以實(shí)現(xiàn)不同的仿真目標(biāo)，如快速計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算和精確計(jì)算等.

2.1工藝方案和參數(shù)設(shè)置概述

根據(jù)翼子板的CAD數(shù)據(jù)以及實(shí)際生產(chǎn)中的工藝設(shè)置要求，仿真分析工序流程見(jiàn)圖1，其中，自重分析和拉延前的板料夾持為仿真工序.由于考慮板料自重和夾緊過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變問(wèn)題，故單獨(dú)提取出來(lái)作為一個(gè)仿真工序.

在產(chǎn)品研發(fā)的不同階段，仿真的目的不同，仿真參數(shù)的設(shè)置也不同：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級(jí)階段時(shí)，為快速評(píng)估產(chǎn)品的可成形性，仿真參數(shù)應(yīng)以快速為首要目標(biāo)進(jìn)行設(shè)置，以減少分析時(shí)間、提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量；在模具制造開(kāi)始的前期，須對(duì)工藝數(shù)模進(jìn)行精確的仿真評(píng)估，此時(shí)的仿真參數(shù)就要以仿真的高精度為目標(biāo)，確保模具制造的高精度，減少試模和返修成本②.這些仿真參數(shù)包括拉深速度、單元類型、摩擦因數(shù)、坯料網(wǎng)格大小和質(zhì)量縮放等，根據(jù)不同的仿真目的，對(duì)上述仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可完成模板定制.

第6篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2306-1499（2014）13-0173-02

航空貨運(yùn)站內(nèi)處理貨物類型多，流程復(fù)雜，時(shí)效性強(qiáng)，其設(shè)計(jì)過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文針對(duì)貨運(yùn)站的作業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合仿真設(shè)計(jì)理念，研究航空貨運(yùn)站仿真設(shè)計(jì)模型的建立過(guò)程，并初步探討其參數(shù)化模型原理。

1.航空貨運(yùn)的作業(yè)流程

1.1出港流程

出港貨物車(chē)輛站臺(tái)卸貨，貨物將首先進(jìn)行清點(diǎn)、登記、稱重、X光檢查，安檢合格后，進(jìn)行組合作業(yè)，完成組合的集裝貨進(jìn)行復(fù)重、掛吊牌作業(yè)，而后進(jìn)入立體存儲(chǔ)，根據(jù)航班起飛指令進(jìn)行編組等待。

1.2進(jìn)港流程

進(jìn)港貨物運(yùn)至貨運(yùn)站空側(cè)，經(jīng)數(shù)量清點(diǎn)和信息錄入，而后送至分解工作臺(tái)分解、清點(diǎn)、錄入，分解完的散貨送至散貨暫存區(qū)短期存儲(chǔ)。依據(jù)貨代或貨主提貨申請(qǐng)，送至陸側(cè)交接區(qū)裝車(chē)。

1.3中轉(zhuǎn)流程

中轉(zhuǎn)貨物在空側(cè)交接完畢后，送至進(jìn)港貨運(yùn)站，完成分解、理貨作業(yè)并暫存于對(duì)應(yīng)的中轉(zhuǎn)作業(yè)區(qū)，后送至出港貨運(yùn)站再次出港。

2.航空貨運(yùn)站作業(yè)特點(diǎn)與仿真需求

2.1生產(chǎn)的間斷性

航空貨運(yùn)站作業(yè)通常是不連續(xù)、間斷性的。這就決定了在運(yùn)行仿真模型時(shí)應(yīng)采取分段分時(shí)仿真，仿真時(shí)刻為完成客戶最后一票貨單，并將所有的進(jìn)出港作業(yè)都完成。航空貨運(yùn)站仿真模型屬于終止型仿真，而不屬于穩(wěn)態(tài)型仿真。

2.2生產(chǎn)任務(wù)的不平衡性

生產(chǎn)任務(wù)的不平衡性主要表現(xiàn)在：時(shí)間上的不平衡性；日貨物處理量的不平衡性；收發(fā)貨作業(yè)量與組合分解作業(yè)量的不平衡性等。這種不平衡性造成了存儲(chǔ)容量、輸送設(shè)備、組合分解設(shè)備、暫存區(qū)以及作業(yè)人員方面的不平衡。某些造成航空貨運(yùn)站生產(chǎn)任務(wù)的不平衡性的因素是客觀存在的，可以通過(guò)改善作業(yè)方法和流程來(lái)適應(yīng)這種不平衡性。通過(guò)仿真模型，應(yīng)用不同的設(shè)備調(diào)度策略和作業(yè)計(jì)劃，在生產(chǎn)任務(wù)不平衡的情況下，來(lái)驗(yàn)證該策略和作業(yè)計(jì)劃對(duì)設(shè)備利用率和系統(tǒng)效率的影響。

2.3生產(chǎn)任務(wù)的集中性

在生產(chǎn)過(guò)程中，訂單處理、安檢暫存、集裝貨存儲(chǔ)搬運(yùn)這幾個(gè)作業(yè)基本是同時(shí)進(jìn)行的。因此，航空貨運(yùn)站整個(gè)作業(yè)流程規(guī)劃、設(shè)備配置、區(qū)域劃分和設(shè)置、人員數(shù)量和構(gòu)成等其他參數(shù)是否可以滿足高峰使用需求，需要經(jīng)過(guò)仿真模型運(yùn)行后得以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。另一方面，仿真模型也對(duì)設(shè)備使用情況、人員需求情況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，并評(píng)價(jià)系統(tǒng)的作業(yè)能力。

3.航空貨運(yùn)站仿真模型的建立

3.1模塊化建模的基本原理

根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想的基本原理和方法，將航空貨運(yùn)站按照一定的原則，劃分為若干個(gè)模塊模型，這些模塊具有一定的獨(dú)立性，可在不同計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真模型開(kāi)發(fā)和運(yùn)行；同時(shí)通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊之間的接口或參數(shù)進(jìn)行定義，將不同模塊在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上連接成一個(gè)完整的模型，進(jìn)行整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的仿真模型運(yùn)行。

3.2模塊模型劃分的原則

（1）按照物理平面或空間布局來(lái)劃分模塊模型；

（2）按照功能要求來(lái)劃分模塊模型；

（3）按照關(guān)鍵作業(yè)設(shè)備來(lái)劃分模塊模型。

3.3航空貨運(yùn)站仿真模型

結(jié)合層次分析理論，航空貨運(yùn)站可按照“系統(tǒng)層―子系統(tǒng)層―模塊層―單元層―參數(shù)層” 建立仿真模型。模塊層是完成特定獨(dú)立功能的單元集合，單元層是仿真建模的最小單元。

航空貨運(yùn)站仿真模型可劃分為以下模塊：

（1）站臺(tái)模塊。進(jìn)出港陸側(cè)車(chē)輛到指定站臺(tái)交接貨，使用叉車(chē)搬運(yùn)或人工搬運(yùn)方式，將暫存區(qū)的貨物裝卸上車(chē)。涉及單元：人工搬運(yùn)單元、叉車(chē)搬運(yùn)單元、散貨暫存單元。

（2）安檢模塊。經(jīng)站臺(tái)收貨的散貨送至X光機(jī)安檢、稱重，合格貨物經(jīng)過(guò)叉車(chē)搬運(yùn)，送至散貨暫存區(qū)域等待組合，安檢不合格貨物退回。涉及單元：X光機(jī)單元、稱重單元、叉車(chē)搬運(yùn)單元、散貨暫存單元。

（3）散貨搬運(yùn)模塊。進(jìn)出港貨物通過(guò)上一模塊單元處理后，使用人工搬運(yùn)或叉車(chē)搬運(yùn)方式，按照系統(tǒng)約定路線和邏輯，將貨物送至下一個(gè)模塊單元。涉及單元：叉車(chē)搬運(yùn)單元。

（4）海關(guān)查驗(yàn)?zāi)K。出港貨物進(jìn)過(guò)安檢模塊、進(jìn)港貨物進(jìn)過(guò)分解組合模塊后，一定比例送至海關(guān)查驗(yàn)。查驗(yàn)合格貨物送至下一模塊，不合格貨物送至海關(guān)暫扣區(qū)。涉及單元：叉車(chē)搬運(yùn)單元、叉車(chē)貨架單元、散貨暫存單元。

（5）散貨存儲(chǔ)模塊。對(duì)于在站時(shí)間較長(zhǎng)的散貨以及安檢、海關(guān)暫扣的貨物，需送至散貨存儲(chǔ)模塊處理。涉及單元：叉車(chē)搬運(yùn)單元、叉車(chē)貨架單元、散貨存儲(chǔ)單元。

（6）中轉(zhuǎn)模塊。中轉(zhuǎn)貨物包括散貨和集裝貨兩種。進(jìn)港需中轉(zhuǎn)貨物經(jīng)過(guò)集裝貨搬運(yùn)模塊或組合分解模塊后，送至中轉(zhuǎn)模塊，等待再一次出港。涉及單元：叉車(chē)搬運(yùn)單元、ETV單元、散貨存儲(chǔ)單元、集裝貨存儲(chǔ)單元。

（7）組合分解模塊。出港貨物經(jīng)過(guò)安檢模塊、散貨暫存模塊，進(jìn)港貨物經(jīng)過(guò)集裝貨存儲(chǔ)模塊、集裝貨搬運(yùn)模塊后送至組合分解模塊，進(jìn)行散貨/集裝貨的組合分解工作。涉及單元：組合分解單元、輥道臺(tái)輸送單元。

（8）集裝貨搬運(yùn)模塊。出港貨物經(jīng)過(guò)組合分解模塊、進(jìn)港貨物經(jīng)過(guò)集裝貨存儲(chǔ)模塊后送至集裝貨搬運(yùn)模塊，按照系統(tǒng)約定路線和邏輯，送至下一個(gè)處理模塊。涉及單元：TV單元、輥道臺(tái)輸送單元。

（9）集裝貨存儲(chǔ)模塊。對(duì)于在站時(shí)間較長(zhǎng)的進(jìn)出港集裝貨，送至集裝貨存儲(chǔ)模塊處理。涉及單元：TV單元、ETV單元、輥道臺(tái)輸送單元。

（10）集裝貨直通模塊。對(duì)于不需要經(jīng)過(guò)貨運(yùn)站組合分解、安檢模塊的直通貨物，送至集裝貨直通模塊處理。涉及單元：集裝貨暫存單元、ETV單元、輥道臺(tái)輸送單元。

4.航空貨運(yùn)站仿真參數(shù)化模型

在建立參數(shù)化模型時(shí)，一般可從三個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述，即幾何屬性、動(dòng)作屬性和系統(tǒng)屬性。航空貨運(yùn)站中任何單元的幾何屬性都可由基本的尺寸和位置參數(shù)定義?？傻脜?shù)方程：

G（P，S）=P（x，y，z）+S（l，w，h）

式中： G―幾何屬性；P―位置參數(shù)；S―尺寸參數(shù)。

對(duì)于單元還要定義它的動(dòng)作屬性，動(dòng)作屬性可分成兩類：運(yùn)動(dòng)參數(shù)和保障參數(shù)?？傻脜?shù)方程：

V（M，R）=M（s，a）+W（p）

式中：V―動(dòng)作屬性；M―運(yùn)動(dòng)參數(shù)；W―保障參數(shù)；

仿真單元的系統(tǒng)屬性也包括兩個(gè)方面：約束參數(shù)和能力參數(shù)?？傻脜?shù)方程：

A（Q，E）=Q（t）+E（t）

式中：A―系統(tǒng)屬性；M―約束參數(shù)；W―能力參數(shù)；

利用這三類屬性，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和抽象，對(duì)仿真模型中“單元層”元素依次定義，就能描述航空貨運(yùn)站整個(gè)系統(tǒng)。

5.結(jié)語(yǔ)

參數(shù)化的航空貨運(yùn)站仿真設(shè)計(jì)，是提升此類復(fù)雜系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的重要手段，一方面可客觀驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性，另一方面通過(guò)動(dòng)態(tài)運(yùn)行仿真模型，為未來(lái)生產(chǎn)組織提供決策依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

第7篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞： 業(yè)務(wù)流程; 仿真培訓(xùn); 流程知識(shí); 自動(dòng)測(cè)評(píng)

中圖分類號(hào)： TN919?34; TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）24?0018?04

Scheme for simulation evaluation of process knowledge based on operation log

XUE Ting?yu1， L? Zheng?quan2， ZHANG Jie?ping1， XU Yan2

（1. Glorious Sun School of Business and Management， Donghua University， Shanghai 200051， China;

2. Shanghai Municipal Electric Power Company， Shanghai 200438， China）

Abstract： As the complexity of the application systems， companies need to train and assess their staff who use the systems. To reduce the cost of training and examination， and improve the efficiency of business training， a process?oriented professional knowledge training simulation system and automatic exam evaluation frameworks and processes for business training is put forward. With the help of the system operation log and the operation sequence， an objective training evaluation to the staff is made. The simulation evaluation scheme achieved relative objectivity and impartiality， significantly improved the efficiency of practical training and examination of process?oriented knowledge.

Keywords： business process; simulation training; process knowledge; automatic evaluation

0 引 言

傳統(tǒng)針對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)培訓(xùn)考核存在諸多的弊端：

（1） 考生進(jìn)行流程業(yè)務(wù)過(guò)程的考試結(jié)果無(wú)存儲(chǔ)記錄，不能審核;

（2） 流程業(yè)務(wù)操作的題型不記錄考生的操作步驟和時(shí)間，無(wú)法考察考生在完成過(guò)程性知識(shí)點(diǎn)過(guò)程中的正確與否;

（3） 考核結(jié)果的批閱方式仍然采取人工進(jìn)行批閱，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò)。

針對(duì)以上情況，為不斷提高工作效率，提升服務(wù)水平，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)考核，本文提出一個(gè)仿真培訓(xùn)考核方案，其特點(diǎn)是針對(duì)流程業(yè)務(wù)題型能夠?qū)崿F(xiàn)：

（1） 流程業(yè)務(wù)題型題庫(kù)的管理;

（2） 題型數(shù)據(jù)的初始化;

（3） 記錄考生在進(jìn)行系統(tǒng)操作過(guò)程中的流程日志;

（4） 記錄考生考試答題的操作時(shí)間;

（5） 支持仿真培訓(xùn)功能;

（6） 根據(jù)評(píng)分規(guī)則實(shí)現(xiàn)考生答案的自動(dòng)評(píng)分，提高批閱效率，尤其是面對(duì)大量試卷時(shí)做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，短時(shí)間內(nèi)完成批閱。

1 國(guó)內(nèi)外仿真考評(píng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外雖然擁有各種仿真考評(píng)系統(tǒng)，但基于流程知識(shí)的仿真培訓(xùn)考核操作過(guò)程中的自動(dòng)評(píng)分卻很少涉及。計(jì)算機(jī)自動(dòng)評(píng)分（Computer Automated Scoring，CAS）是指使用計(jì)算機(jī)程序來(lái)模擬人工評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)部過(guò)程，對(duì)開(kāi)放式題目和表現(xiàn)性活動(dòng)進(jìn)行評(píng)分及反饋。最早的CAS系統(tǒng)產(chǎn)生于教育領(lǐng)域，如對(duì)學(xué)?；蛘吲嘤?xùn)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證考試，文獻(xiàn)[1?3]就是針對(duì)教學(xué)考卷考試知識(shí)點(diǎn)的自動(dòng)評(píng)分。隨著理論和技術(shù)的發(fā)展，CAS發(fā)展到多個(gè)領(lǐng)域，運(yùn)用于航海、建筑、技能考核等，但是這些領(lǐng)域往往針對(duì)需要員工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地操作的業(yè)務(wù)，如文獻(xiàn)[4?7]。自動(dòng)考評(píng)在電力行業(yè)的應(yīng)用也較為廣泛，但大部分考評(píng)系統(tǒng)只對(duì)實(shí)務(wù)型業(yè)務(wù)開(kāi)展。目前，各領(lǐng)域操作的流程越來(lái)越重要，對(duì)業(yè)務(wù)操作的序列性也越發(fā)的重視。雖然目前有針對(duì)流程性業(yè)務(wù)的培訓(xùn)系統(tǒng)，但是流程性業(yè)務(wù)知識(shí)培訓(xùn)后的考評(píng)卻較少涉及，雖然文獻(xiàn)[8]提到了仿真系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)評(píng)技術(shù)，但是卻沒(méi)有利用操作過(guò)程中系統(tǒng)活動(dòng)日志為依據(jù)來(lái)進(jìn)行判斷。本文利用系統(tǒng)的操作痕跡即操作日志，根據(jù)仿真系統(tǒng)中存儲(chǔ)的答案為每一類型流程題型設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)評(píng)分規(guī)則，完成業(yè)務(wù)流程操作的仿真培訓(xùn)自動(dòng)評(píng)分。

2 系統(tǒng)流程與結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

針對(duì)本文提出的研究方案，以構(gòu)建新型流程知識(shí)仿真考核系統(tǒng)，提高現(xiàn)代應(yīng)用程序培訓(xùn)考核質(zhì)量為宗旨，服務(wù)于引進(jìn)了新型復(fù)雜應(yīng)用需要進(jìn)行人員培訓(xùn)的電力公司。

根據(jù)圖1的流程圖，本文設(shè)計(jì)的流程知識(shí)仿真培訓(xùn)考核系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用考試系統(tǒng)，其仿真試題題庫(kù)存儲(chǔ)、考試環(huán)境準(zhǔn)備、評(píng)判試卷、成績(jī)匯總等工作都由系統(tǒng)支持，提高了培訓(xùn)考評(píng)的公平公正。

流程題型業(yè)務(wù)仿真界面即流程題型考核界面與實(shí)際操作系統(tǒng)界面具有完全相同的操作環(huán)境;邏輯包含流程業(yè)務(wù)邏輯和評(píng)分規(guī)則，流程知識(shí)業(yè)務(wù)邏輯是與考核知識(shí)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)流程邏輯，評(píng)分規(guī)則是題目評(píng)分的算法細(xì)則;數(shù)據(jù)域包括初始化數(shù)據(jù)，考試輸入數(shù)據(jù)，期望輸出結(jié)果即題目所對(duì)應(yīng)的答案結(jié)果數(shù)據(jù)，考生輸出結(jié)果即考生輸入數(shù)據(jù)依流程邏輯所產(chǎn)生的結(jié)果;結(jié)果包括獲取考試環(huán)境數(shù)據(jù)即獲取考試場(chǎng)次編號(hào)、考生編號(hào)等環(huán)境數(shù)據(jù)，記錄考試操作痕跡即記錄考題所要求的操作過(guò)程痕跡，輸出答題結(jié)果即輸出考試結(jié)果和答題、操作記錄。

3 基于操作日志的流程知識(shí)培訓(xùn)考核關(guān)鍵問(wèn)題

3.1 基于操作日志的流程知識(shí)測(cè)評(píng)自動(dòng)化模型

業(yè)務(wù)流程是由若干相互關(guān)聯(lián)的、按照一定時(shí)間和邏輯順序組成的活動(dòng)集合，而活動(dòng)是由相應(yīng)的角色通過(guò)利用各種資源來(lái)執(zhí)行有相應(yīng)的輸入、處理規(guī)則和輸出組成。流程業(yè)務(wù)題型就是在業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)以及時(shí)間或邏輯順序在系統(tǒng)中進(jìn)行操作的一種題型，操作中涉及到的各種知識(shí)即流程知識(shí)。

本仿真系統(tǒng)的考核主要針對(duì)考生的流程題型的操作進(jìn)行評(píng)判，考生的操作導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的變化。因此，對(duì)考生考試過(guò)程中的操作序列的提取主要通過(guò)存儲(chǔ)考生在進(jìn)行流程考試操作過(guò)程中的操作日志到數(shù)據(jù)庫(kù)中來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，將考生的操作直接定義為事件來(lái)表示考生的操作序列，用四元組表示事件E（M，D，S，P）。其中M為操作模塊，D為操作日志，通過(guò)操作日志可以反映考生的操作順序和操作時(shí)間，S為進(jìn)行操作后后續(xù)模塊狀態(tài)，P表示進(jìn)行該操作需要的參數(shù)即初始化數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)所有的操作都定義成事件的標(biāo)準(zhǔn)形式后，把每道題的最簡(jiǎn)正確操作序列存入數(shù)據(jù)庫(kù)的評(píng)分規(guī)則庫(kù)中，這樣就完成了正確答案的操作序列表示。

在事件E中，日志D的結(jié)構(gòu)是由考生的操作順序以及操作過(guò)程中的時(shí)間組成，即D可以表示為D（H，T）。H表示在日志中存儲(chǔ)的考試的操作步驟，即各操作之間的順序，H的存儲(chǔ)方式是一個(gè)三維數(shù)組，為H（Iv，V，Ov），V表示業(yè)務(wù)流程活動(dòng)，Iv表示活動(dòng)V的輸入數(shù)據(jù)，Ov表示活動(dòng)V的輸出數(shù)據(jù);T表示考生操作完流程耗費(fèi)的時(shí)間。如D中存儲(chǔ)的信息可以是（（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Ic，e，Oc）），10 min），表示考生完成流程走的步驟是sace，完成流程花費(fèi)的時(shí)間為10 min，最終結(jié)果是Oc。其中，s代表start，e代表end。

本文自動(dòng)測(cè)評(píng)結(jié)合操作序列和操作結(jié)果一同進(jìn)行測(cè)評(píng)。因此本文提出的實(shí)操題型的自動(dòng)測(cè)評(píng)模型如圖3所示。

圖3中的推理機(jī)利用事先設(shè)定好的每個(gè)操作步驟的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)考生的合理評(píng)分。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)考生操作過(guò)程中的相關(guān)信息，如初始狀態(tài)、推理規(guī)則等，可以在系統(tǒng)推理或成績(jī)計(jì)算過(guò)程中動(dòng)態(tài)生成或刪除。

3.2 基于操作日志的流程知識(shí)考評(píng)方案

在進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分過(guò)程中，首先抽取待評(píng)試卷，從規(guī)則庫(kù)中找出每道題對(duì)應(yīng)的規(guī)則組成待用規(guī)則集存入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。待用規(guī)則即正確答案，對(duì)于基于結(jié)果或序列的操作所表示的分別是正確答案或最簡(jiǎn)操作步驟。

在確定了操作測(cè)評(píng)的自動(dòng)化模型以及評(píng)分流程后，評(píng)分的算法主要是：判斷正確答案的操作序列是否出現(xiàn)在考生的操作步驟中，根據(jù)考生操作日志判斷考生的操作順序是否正確。由于正確答案的操作序列存在多個(gè)可能，需逐個(gè)比對(duì)，只有均不符合才能判定考生的操作不全對(duì)。若答題有時(shí)間限制，查看答題時(shí)間是否有超出規(guī)定答題時(shí)間，若超出則根據(jù)評(píng)分條件進(jìn)行相應(yīng)的減分。具體流程如圖4所示。

圖4 實(shí)操考核自動(dòng)評(píng)分流程

3.3 基于操作日志的流程知識(shí)自動(dòng)評(píng)分規(guī)則

自動(dòng)評(píng)分的規(guī)則主要通過(guò)考生的操作日志，比較實(shí)際操作過(guò)程與標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程的差異來(lái)進(jìn)行。評(píng)分規(guī)則的設(shè)置原理為操作到某一步多少分，得出正確結(jié)果多少分，然后計(jì)算總得分。每一個(gè)類型的題都有自己的評(píng)分規(guī)則，即每一類型的業(yè)務(wù)操作流程都有一個(gè)評(píng)分規(guī)則，每道題的評(píng)分規(guī)則是事先定義好存放在規(guī)則庫(kù)中。圖5是本系統(tǒng)中提出的評(píng)分規(guī)則的評(píng)分過(guò)程圖，根據(jù)每個(gè)題型的得分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)分，最終得出流程的總分。

圖5 操作步驟評(píng)分過(guò)程

4 實(shí)例研究

某電力公司在系統(tǒng)中進(jìn)行業(yè)務(wù)流程考核，用流程日志記錄每個(gè)考生的操作痕跡，包括考試答題操作時(shí)間，操作先后順序等信息。當(dāng)考生完成上一步操作后，操作序列存取考生操作的事件信息，將這一步的結(jié)果傳遞到下一步的初始數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)裝載。每一步的操作都有一個(gè)操作序列存取考生的操作題目、操作日志、操作結(jié)果和初始數(shù)據(jù)信息。之后根據(jù)自動(dòng)評(píng)分流程將考生的操作序列和題目的標(biāo)準(zhǔn)操作序列進(jìn)行比對(duì)，將期望輸出結(jié)果跟考生實(shí)際結(jié)果比較得出考生實(shí)操的最終分?jǐn)?shù)。

在實(shí)際操作過(guò)程中，假設(shè)考生在考試過(guò)程中的操作步驟為sacmge，那么對(duì)該考生該業(yè)務(wù)中考試的操作日志D中存儲(chǔ)的操作路徑H為（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Im，m，Om），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），上一活動(dòng)的輸出是下一活動(dòng)的輸入，即Os與Ia相同，而考生操作這一流程的時(shí)間為10 min，因此，D的存儲(chǔ)信息為（H，10 min）。而規(guī)則庫(kù)中存儲(chǔ)的這一業(yè)務(wù)的正確操作路徑為sacfge，即正確操作路徑為H1（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（If，f，Of），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），同時(shí)業(yè)務(wù)規(guī)定在進(jìn)行操作花費(fèi)的時(shí)間不得多于15 min。因此，該流程存于規(guī)則庫(kù)中的正確答案應(yīng)為（H1，15 min）。評(píng)分規(guī)則此時(shí)比較實(shí)際操作過(guò)程與標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程的差異。根據(jù)評(píng)分規(guī)則，該考生的前兩步正確，但是c之后的活動(dòng)應(yīng)為f，而考生的操作是c?>m，遍歷考生接下來(lái)的所有操作均無(wú)f，系統(tǒng)扣除該步驟分。再對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)答案中，f的下一活動(dòng)為g，同時(shí)遍歷考生日志得到g，遍歷到e結(jié)束。而考生的操作時(shí)間為10 min<15 min，沒(méi)有超出該題的時(shí)間限制，不需扣除超時(shí)分?jǐn)?shù)。

因此，雖然考生最終結(jié)果跟標(biāo)準(zhǔn)答案一樣，但操作過(guò)程中卻有錯(cuò)誤，沒(méi)有完全掌握業(yè)務(wù)流程知識(shí)。而基于操作日志的仿真考評(píng)方案就能根據(jù)考生的操作序列進(jìn)行比對(duì)，真正起到考察考生流程知識(shí)點(diǎn)掌握情況以及熟練程度，幫助考生針對(duì)性的進(jìn)行再培訓(xùn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文給出了操作序列表示方法和測(cè)評(píng)的自動(dòng)化模型，在此基礎(chǔ)上建立考核自動(dòng)評(píng)分流程。同時(shí)結(jié)合實(shí)例構(gòu)建出有效的自動(dòng)評(píng)分方案。該系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)流程性考試人工評(píng)分的不足，實(shí)現(xiàn)相對(duì)、客觀，提高了流程業(yè)務(wù)知識(shí)點(diǎn)考核的工作效率，同時(shí)也降低了業(yè)務(wù)培訓(xùn)考核的成本。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，面向流程性業(yè)務(wù)題型的自動(dòng)閱卷技術(shù)也將不斷成熟，必將在今后的仿真培訓(xùn)考核系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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[6] 王興武，常喜茂，董青，等.基于Web的火電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2006（11）：3091?3094.

第8篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

“數(shù)字信號(hào)處理”課程是高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的主干課程，理論概念復(fù)雜抽象，涉及到大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生理解和掌握起來(lái)有一定難度。因此，很多高校以MATLAB軟件作為仿真平臺(tái)，完成一些基本理論和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)理論的仿真實(shí)驗(yàn)，這樣對(duì)于學(xué)生理解數(shù)字信號(hào)處理的基本概念和理論有一定的幫助，但如何結(jié)合相關(guān)理論設(shè)計(jì)實(shí)際的DSP電路系統(tǒng)成為課程教學(xué)發(fā)展的主要瓶頸[1][2][3][4]。因此，我系開(kāi)設(shè)了“DSP電路設(shè)計(jì)”課程，通過(guò)基于模型設(shè)計(jì)的現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)流程，采用MATLAB軟件和Xilinx公司的Zed Board開(kāi)發(fā)板作為實(shí)踐的軟、硬件平臺(tái)，為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)DSP系統(tǒng)較為完整的工程實(shí)現(xiàn)方法和流程。

1.基于模型設(shè)計(jì)的現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)流程

Simulink[5]是基于模型設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具，對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行模擬、仿真、分析。Simulink提的系統(tǒng)基本模型庫(kù)包括各類信號(hào)源，信號(hào)終端，各種線性和非線性器件、連線、插件等;Simulink提供兩種HDL代碼自動(dòng)生成工具：（1）HDL Coder可以將用戶自定義的函數(shù)、Simulink 模型、和State?ow圖生成簡(jiǎn)潔、可綜合的 VHDL或者Verilog代碼。（2）Filter Design HDL Coder可以將DSP系統(tǒng)工具箱設(shè)計(jì)的定點(diǎn)濾波器生成簡(jiǎn)潔、可綜合的VHDL或者Verilog代碼。電路的綜合、布局布線、實(shí)現(xiàn)工具由Xilinx公司的ISE或者Vivado完成，整個(gè)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 基于模型設(shè)計(jì)的現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)流程

2.理論課程部分

理論課程部分主要立足與Xilinx公司的ZedBoard板卡的硬件資源，并補(bǔ)充一些與實(shí)際應(yīng)用緊密相關(guān)理論預(yù)算法。主要包括定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)量化、關(guān)鍵路徑分析、加減乘除電路、乘累加單元電路、FIR濾波器、IIR濾波器在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。為了鍛煉學(xué)生實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，還增加了CORDIC算法和在基帶電路廣泛應(yīng)用的級(jí)聯(lián)積分梳狀 CIC（Cascade Integrator Comb）濾波器相關(guān)內(nèi)容。通過(guò)理論知識(shí)與實(shí)際DSP系統(tǒng)的緊密銜接，幫助學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步深入理解。

3.實(shí)驗(yàn)課程部分

實(shí)驗(yàn)課程部分包括兩部分：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[6]。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件采用Simulink完成模型設(shè)計(jì)與代碼轉(zhuǎn)換，Xilinx公司的Vivado完成代碼的綜合、布局布線、FPGA電路實(shí)現(xiàn);硬件采用Xilinx公司最先進(jìn)的7系列ZedBoard開(kāi)發(fā)板。將先進(jìn)的硬件和基于模型設(shè)計(jì)的現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)流程融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境中，直接業(yè)界流行的工程開(kāi)發(fā)流程接軌，這樣有利于學(xué)生在未來(lái)工作環(huán)境中適應(yīng)力德提升。

（1）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)主要以模仿和驗(yàn)證為主，使學(xué)生快速掌握基于模型設(shè)計(jì)進(jìn)行DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，熟悉ZedBoard開(kāi)發(fā)板的硬件相關(guān)資源，為后續(xù)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)奠定良好基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)主要分為三 部分。

第一部分通過(guò)建立一個(gè)簡(jiǎn)單的DSP系統(tǒng)，讓學(xué)生熟悉利用基于模型設(shè)計(jì)的現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)DSP系統(tǒng)，并完成FPGA開(kāi)發(fā)板上的調(diào)試。通過(guò)該部分實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可了解 浮點(diǎn)系統(tǒng)與定點(diǎn)系統(tǒng)的區(qū)別，運(yùn)算電路的數(shù)據(jù)溢出，數(shù)據(jù)位寬的量化，以及如何根據(jù)芯片邏輯資源規(guī)劃電路的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步理解實(shí)際系統(tǒng)與理論的區(qū)別與聯(lián)系。

第二部分設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜、完整的DSP系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)包括信號(hào)源的輸入和相關(guān)濾波器的設(shè)計(jì)，通過(guò)軟硬件協(xié)同仿真的方式加深學(xué)生對(duì)于理論仿真與系統(tǒng)實(shí)際仿真的區(qū)別，提高學(xué)生在線調(diào)試DSP系統(tǒng)的能力。

圖2 基于模型設(shè)計(jì)的軟硬件協(xié)同仿真DSP系統(tǒng)

圖3 GSM系統(tǒng)中的DDC濾波器組成

第三部分是主要是一些與課程理論相關(guān)的一些新技術(shù)知識(shí)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，例如GSM（Global System系for Mobile Communications）統(tǒng)中的DDC（Digital Down Converter）濾波器設(shè)計(jì)。輸入信號(hào)的采樣率為69.333MHz，輸出信號(hào)的采樣率為270.832MHz。為了滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，該DDC由三級(jí)濾波組成，如圖3所示。第一級(jí)為CIC濾波器;第二級(jí)為補(bǔ)償FIR濾波器，補(bǔ)償?shù)谝患?jí)通帶內(nèi)的衰減;第三級(jí)為編程可調(diào)的FIR濾波器，完成DDC濾波器的總的通帶增益和采樣率調(diào)整。該實(shí)驗(yàn)涉及知識(shí)面有一定深度、模型設(shè)計(jì)復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)的完成使學(xué)生進(jìn)一步提高整個(gè)DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。

（2）綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

課程末期安排學(xué)生分組完成綜合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目是結(jié)合教師的教學(xué)工作和相關(guān)科研項(xiàng)目提出，例如：基帶系統(tǒng)的信道編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)、語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)、圖像信號(hào)消噪聲濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。學(xué)生確定題目后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，查閱資料，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)成后現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用答辯方式說(shuō)明設(shè)計(jì)思路及方案，提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告。通過(guò)完成綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以提高團(tuán)隊(duì)合作的能力、綜合應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為未來(lái)的實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。

第9篇：仿真設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞：ASIC；設(shè)計(jì)流程；數(shù)字集成電路

中圖分類號(hào)：TN742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 16-0028-02

進(jìn)入21世紀(jì)以后，通信技術(shù)的發(fā)展與人民生活需求的不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致集成電路的需求出現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期短，同時(shí)功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優(yōu)點(diǎn)。因此涌現(xiàn)出來(lái)一大批數(shù)字集成電路（簡(jiǎn)稱ASIC）設(shè)計(jì)公司。其中，北京的微電子集成產(chǎn)業(yè)園和上海的張江微電子園集中了國(guó)內(nèi)很多的芯片設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)稱IC設(shè)計(jì)）公司和國(guó)外頂尖IC設(shè)計(jì)公司駐中國(guó)研發(fā)部。而專用集成電路是現(xiàn)在集成電路設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。包含有數(shù)字集成電路（簡(jiǎn)稱ASIC）設(shè)計(jì)、模擬ASIC設(shè)計(jì)、數(shù)模混合ASIC設(shè)計(jì)、射頻ASIC設(shè)計(jì)等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)。ASIC設(shè)計(jì)過(guò)程總共分為5個(gè)階段，分別為：項(xiàng)目策劃、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與可測(cè)性設(shè)計(jì)、時(shí)序驗(yàn)證與版圖設(shè)計(jì)、流片與整理。這5個(gè)階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務(wù)的分界點(diǎn)。本論文也將以此5個(gè)階段為主線進(jìn)行研究和討論。

一、項(xiàng)目策劃

在集成電路設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段是項(xiàng)目策劃。這就需要開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在正式進(jìn)入是實(shí)質(zhì)性研發(fā)階段之前，需要對(duì)該產(chǎn)品潛在的市場(chǎng)需求進(jìn)行調(diào)研。根據(jù)調(diào)研的結(jié)果，做出可行性報(bào)告。將此可行性報(bào)告提交市場(chǎng)和研發(fā)部門(mén)進(jìn)行論證，討論該產(chǎn)品研發(fā)的正確性與否。如果可行，則寫(xiě)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，用以給出明確的產(chǎn)品性能的大致說(shuō)明，項(xiàng)目進(jìn)度、研發(fā)周期管理等的。

二、總體設(shè)計(jì)

第二階段是總體設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是：認(rèn)真分析市場(chǎng)的需求，確定設(shè)計(jì)對(duì)象以及設(shè)計(jì)目標(biāo)。在原先第一階段給出的項(xiàng)目任務(wù)書(shū)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實(shí)芯片的功能確定，內(nèi)外部性能的要求，芯片驗(yàn)收的參數(shù)指標(biāo)。同時(shí)要積極組織各方面的人員論證各種實(shí)現(xiàn)可行的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，選擇最佳的實(shí)現(xiàn)方案，敲定最終的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，以及加工工程，工藝水平。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案完成之后，需要是使用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真，進(jìn)行可行性驗(yàn)證。通過(guò)仿真結(jié)果，來(lái)初步估計(jì)產(chǎn)品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統(tǒng)規(guī)范化說(shuō)明書(shū)為任務(wù)完成的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)規(guī)范化說(shuō)明書(shū)中，主要包含有晶片面積的估計(jì)；．產(chǎn)品研發(fā)預(yù)算估計(jì)；初始的產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)分析；設(shè)立產(chǎn)品的目標(biāo)、可行性和里程碑；設(shè)計(jì)路線和開(kāi)發(fā)工具的選定。其中需要指出的是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)仿真的可行性分析?？尚行苑治鍪堑诙A段最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是對(duì)該項(xiàng)目的利潤(rùn)模型、開(kāi)發(fā)周期和風(fēng)險(xiǎn)性的分析。一方面，該ASIC開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的最終產(chǎn)品是替代目前的一個(gè)成功產(chǎn)品，則成本降低與功能增強(qiáng)是項(xiàng)目最突出的任務(wù)。另一方面，該ASIC開(kāi)發(fā)項(xiàng)目旨在開(kāi)辟新的市場(chǎng)或者替代目前尚未成功的產(chǎn)品，研發(fā)時(shí)間將是項(xiàng)目中首先關(guān)心的文圖。由于項(xiàng)目的研發(fā)策略會(huì)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等產(chǎn)生巨大的影響，項(xiàng)目規(guī)劃者需要根據(jù)項(xiàng)目的具體情況在正式研發(fā)階段開(kāi)始之前對(duì)項(xiàng)目的這些驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行歸納分析，以制定項(xiàng)目的研發(fā)策略。

三、詳細(xì)設(shè)計(jì)與可測(cè)性設(shè)計(jì)

數(shù)字研發(fā)流程走到此，如果前面的任務(wù)全部走完，那么研發(fā)將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的開(kāi)發(fā)階段。這一個(gè)過(guò)程又拆分為如下的模塊：

（一）頂層模塊劃分

頂層設(shè)計(jì)是一個(gè)富有創(chuàng)造性的階段，在這個(gè)階段，要定義產(chǎn)品的頂層架構(gòu)。許多經(jīng)典的工程折中問(wèn)題都需要在這個(gè)階段做出決定。產(chǎn)品的開(kāi)銷、設(shè)計(jì)的開(kāi)銷、產(chǎn)品上市時(shí)間、資源需求和風(fēng)險(xiǎn)之間的對(duì)比也是頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一部分。這個(gè)階段中的創(chuàng)造性思維對(duì)于產(chǎn)品的成功有著極大的影響。創(chuàng)造性可以體現(xiàn)在產(chǎn)品的創(chuàng)意、頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)意和設(shè)計(jì)流程的創(chuàng)意等方面。這個(gè)階段的工作主要由少數(shù)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能的高級(jí)工程師參與。這一階段的具體任務(wù)是：討論幾個(gè)頂層結(jié)構(gòu)備選項(xiàng)；分析這幾個(gè)頂層結(jié)構(gòu)選項(xiàng)——需要考慮技術(shù)靈活性、資源需求及開(kāi)發(fā)周期等；完成頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明；確定關(guān)鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開(kāi)始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開(kāi)發(fā)組成員；確定新的工具；確定開(kāi)發(fā)路線/流程；討論風(fēng)險(xiǎn)；預(yù)估硅片面積、輸入輸出引腳、開(kāi)銷和功耗等。這個(gè)階段需要遞交的文檔則是這個(gè)階段需要遞交的文檔：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔與ASIC開(kāi)發(fā)計(jì)劃文檔。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔中，設(shè)計(jì)者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，它的功能需要在頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明中詳細(xì)的描述。ASIC開(kāi)發(fā)計(jì)劃：這個(gè)計(jì)劃必須經(jīng)過(guò)項(xiàng)目管理人員的驗(yàn)收通過(guò)。同時(shí)，還需要完成設(shè)計(jì)線路描述文檔。這個(gè)文檔要再次定義項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中所需要的工具、技術(shù)和方法。

（二）模塊級(jí)詳細(xì)設(shè)計(jì)

模塊級(jí)詳細(xì)設(shè)計(jì)，顧名思義，則是將頂層結(jié)構(gòu)合理地劃分成一些更小的模塊。各個(gè)小設(shè)計(jì)模塊間需認(rèn)真細(xì)致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯(lián)系等等。為了明了給對(duì)方展示劃分結(jié)果，ASIC的層次化結(jié)構(gòu)一般以圖示方式表示。

本階段的任務(wù)分別為：將頂層架構(gòu)分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃和頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔；風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步分析；開(kāi)發(fā)規(guī)范(代碼編寫(xiě)風(fēng)格，開(kāi)發(fā)環(huán)境的目錄結(jié)構(gòu)）；檢查芯片設(shè)計(jì)規(guī)則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計(jì)芯片的門(mén)數(shù)。本階段輸出的則是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)文檔，以及準(zhǔn)確的項(xiàng)目研發(fā)計(jì)劃。同時(shí)，從該階段開(kāi)始，需要設(shè)計(jì)人員將ASIC的生產(chǎn)商必須確定下來(lái)。項(xiàng)目管理者必須與ASIC生產(chǎn)商建立例會(huì)制度，在這些例會(huì)中需要討論ASIC的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)路線。因?yàn)锳SIC生產(chǎn)商有他們的一套生產(chǎn)流程和他們自己的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)也需要遵循他們的設(shè)計(jì)規(guī)則。以免設(shè)計(jì)走不必要的彎路，耽誤設(shè)計(jì)進(jìn)度。

（三）模塊實(shí)現(xiàn)

模塊設(shè)計(jì)階段，則是以文檔引導(dǎo)設(shè)計(jì)。主要任務(wù)為：模塊及設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和綜合；芯片級(jí)的測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試；給出一個(gè)更準(zhǔn)確的芯片面積估計(jì)。在這個(gè)階段，編碼的測(cè)試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個(gè)階段輸出所有的模塊設(shè)計(jì)、代碼和模塊織的測(cè)試；初始的模塊級(jí)綜合；最終決定的芯片引腳。

（四）系統(tǒng)仿真，綜合和版圖設(shè)計(jì)前門(mén)級(jí)仿真階段

該階段的主要任務(wù)是：撰寫(xiě)系統(tǒng)測(cè)試文檔；編寫(xiě)測(cè)試偽代碼；進(jìn)行RTL（硬件描述語(yǔ)言）級(jí)與門(mén)級(jí)仿真；記錄跟蹤問(wèn)題的解決過(guò)程，如可能，使用錯(cuò)誤自動(dòng)報(bào)告系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的反饋和修改；檢查芯片設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范；開(kāi)始撰寫(xiě)芯片的使用指南；自行編寫(xiě)綜合腳本，進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合(這個(gè)時(shí)候就需要掌握TCL腳本的簡(jiǎn)單寫(xiě)法)；依據(jù)芯片特性，大致畫(huà)出芯片內(nèi)模塊擺放的方法成功地完成第這個(gè)階段輸出的條目如下：驗(yàn)收過(guò)的系統(tǒng)仿真；所有的RTL級(jí)仿真和門(mén)級(jí)仿真完成及測(cè)試報(bào)告；綜合后的網(wǎng)表。

四、時(shí)序驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)

ASIC設(shè)計(jì)的第四部分是時(shí)序驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)。這個(gè)階段是通過(guò)時(shí)序分析來(lái)指導(dǎo)版圖設(shè)計(jì)。主要的流程如圖1所示。

這個(gè)階段需要多次進(jìn)行預(yù)布局布線，從整個(gè)電路中提取出所有時(shí)序路徑并計(jì)算信號(hào)沿在路徑上的延遲傳播，進(jìn)而找出違背時(shí)序約束的錯(cuò)誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進(jìn)入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過(guò)一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進(jìn)行后仿真。這些工作進(jìn)行完畢以后需要輸出物理設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證兩個(gè)文檔。物理設(shè)計(jì)(PhysicalDesign)是VLSI設(shè)計(jì)中最消耗時(shí)間的一步.他的工作是將電路設(shè)計(jì)中的每一個(gè)元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉(zhuǎn)換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設(shè)

計(jì)完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗(yàn)證。版圖驗(yàn)證主要包括有設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學(xué)規(guī)則檢查(ERC)和寄生參數(shù)提取(PE)。對(duì)版圖進(jìn)行布局與布線不僅不要豐富的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)更需要很多模擬電子以及布線的經(jīng)驗(yàn)。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設(shè)計(jì)功能將芯片分割成多個(gè)小塊，以便單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再重新進(jìn)行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門(mén)級(jí)網(wǎng)表，并快速構(gòu)建可準(zhǔn)確代表最終芯片（包括時(shí)序、布線、芯片大小，功耗和信號(hào)完整性）的芯片“虛擬原型”。通過(guò)使用物理虛擬原型功能，設(shè)計(jì)師可以快速驗(yàn)證物理可行性并在邏輯上進(jìn)行必要更改。在布局布線的時(shí)候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時(shí)鐘樹(shù)等工作之后，才可以進(jìn)行開(kāi)始使用工具進(jìn)行自動(dòng)的布局布線。最后得到的布局布線的結(jié)果仍然需要手工調(diào)整，才可以得到合理的設(shè)計(jì)版圖。

五、流片與整理階段

數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設(shè)計(jì)之后的仿真和綜合之后，網(wǎng)表被送去生產(chǎn)。生產(chǎn)簽字文檔將作為設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)廠商之間的ASIC生產(chǎn)簽字的根據(jù)。這個(gè)文檔清楚地描述了網(wǎng)表的版本號(hào)、ASIC生產(chǎn)商所需要的測(cè)試向量、質(zhì)量意向和商業(yè)上的問(wèn)題等。簽字之前，ASIC生產(chǎn)廠商需要仔細(xì)檢查設(shè)計(jì)者提供的網(wǎng)表文件、版圖設(shè)計(jì)結(jié)果和測(cè)試向量。通常ASIC生產(chǎn)廠商要求測(cè)試向量在簽字之前是經(jīng)過(guò)仿真的，這是一個(gè)比較長(zhǎng)的過(guò)程。在樣片返回設(shè)計(jì)公司以后，仍然需要測(cè)試芯片；用錯(cuò)誤報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)跟蹤測(cè)試中出現(xiàn)的錯(cuò)誤；分析失敗的測(cè)試?yán)?；?duì)ASIC中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行定位；針對(duì)ASIC中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，確定在網(wǎng)表中的改動(dòng)；評(píng)估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環(huán)境測(cè)試)；進(jìn)行與其他已有產(chǎn)品的互通性測(cè)試。確保生產(chǎn)的集成電路達(dá)到最初規(guī)定的性能與設(shè)計(jì)指標(biāo)。

綜上所述，由于底層工藝技術(shù)的不斷變化，以及新工具廠商的出現(xiàn)，ASIC設(shè)計(jì)流程會(huì)出現(xiàn)一些流程上的調(diào)整，這個(gè)流程也不是一層不變。本論文所講述的是現(xiàn)在各個(gè)IC設(shè)計(jì)公司通用的設(shè)計(jì)流程。

參考文獻(xiàn)：

[1]我國(guó)數(shù)字頻率合成芯片獲突破性進(jìn)展. /news_show.asp.