復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字化協(xié)同研發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案

許鴻杰

（金航數(shù)碼（航空工業(yè)信息技術(shù)中心），北京 100028）

1 引言

金航數(shù)碼緊密?chē)@復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程，融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和知識(shí)工程等先進(jìn)技術(shù)、理念，通過(guò)大量技術(shù)論證及工程實(shí)踐，形成復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字化協(xié)同研發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決方案，滿足高端裝備制造業(yè)對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)、模型傳遞、數(shù)據(jù)貫通以及體系規(guī)范化、工業(yè)知識(shí)軟件化等方面的需求，為裝備制造業(yè)提供創(chuàng)新研發(fā)的工程應(yīng)用APP 及協(xié)同研發(fā)新模式。

2 解決方案定位與架構(gòu)

依據(jù) MBSE 方法論，金航數(shù)碼搭建了基于S-R-F-L-P（場(chǎng)景Scenario，需求Requirements，功能Functional，邏輯Logical，物理Physical）系統(tǒng)工程研發(fā)框架的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同研發(fā)平臺(tái)，形成以“基于模型定義、虛擬集成仿真”為核心要素的復(fù)雜產(chǎn)品敏捷設(shè)計(jì)與驗(yàn)證快速迭代解決方案。該方案能夠有效解決當(dāng)前行業(yè)內(nèi)普遍存在的協(xié)同研制、數(shù)據(jù)孤島、協(xié)調(diào)壁壘等共性問(wèn)題，對(duì)于構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源、推動(dòng)行業(yè)數(shù)字孿生能力和工業(yè) APP 發(fā)展具有使能器和催化劑作用。

技術(shù)架構(gòu)方面，方案基于典型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) IT 架構(gòu)，在 IaaS 層部署云計(jì)算、超算和存儲(chǔ)等基礎(chǔ)資源，在 PaaS層統(tǒng)一部署數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真的研發(fā)平臺(tái)，在 SaaS 層通過(guò)知識(shí)和流程封裝，提供設(shè)計(jì)與仿真協(xié)同的應(yīng)用服務(wù)，如圖1所示。

功能架構(gòu)方面，基于工業(yè)微服務(wù)構(gòu)建全要素的平臺(tái)功能體系，包括業(yè)務(wù)管理、設(shè)計(jì)仿真、流程管理和數(shù)據(jù)管理等，如圖2所示，可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)、一體化、全天候的在線協(xié)同開(kāi)發(fā)，支持設(shè)計(jì)人員通過(guò)微服務(wù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)APP的快速開(kāi)發(fā)，降低知識(shí)、流程封裝的技術(shù)門(mén)檻。

圖 1 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的總體技術(shù)架構(gòu)

圖 2 基于工業(yè)微服務(wù)的功能架構(gòu)

3 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

為了使該解決方案在企業(yè)中能夠充分發(fā)揮作用，解決企業(yè)面臨的協(xié)同研發(fā)和數(shù)據(jù)管理等問(wèn)題，金航數(shù)碼攻克了如下關(guān)鍵技術(shù)，支持復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)全價(jià)值鏈創(chuàng)新發(fā)展。

1）創(chuàng)建以系統(tǒng)工程研發(fā)框架為基礎(chǔ)的復(fù)雜產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)協(xié)同研發(fā)新模式，構(gòu)建了以模型為單一數(shù)據(jù)源的自頂向下設(shè)計(jì)定義、自下而上虛擬集成的業(yè)務(wù)架構(gòu)，著力打造設(shè)計(jì)與仿真數(shù)字化設(shè)計(jì)協(xié)同的最佳實(shí)踐。

2）基于單一數(shù)據(jù)源打通需求、功能、邏輯、物理、集成、驗(yàn)證和確認(rèn)等研發(fā)過(guò)程的數(shù)據(jù)鏈，打通了數(shù)據(jù)孤島和流程孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線、全生命周期協(xié)同。

3）通過(guò)工業(yè)軟件集成與集中調(diào)用，規(guī)劃和分配HPC、仿真機(jī)等硬件設(shè)備資源，實(shí)現(xiàn)集約化的設(shè)計(jì)仿真工具與設(shè)備資源匯聚，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)構(gòu)型受控的設(shè)計(jì)仿真大數(shù)據(jù)匯聚與供給，基于平臺(tái)提供的工業(yè)微服務(wù)架構(gòu)，促進(jìn)形成網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)生態(tài)體系。

4 工程應(yīng)用效果

本解決方案建立了基于 MBSE 設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證的正向研發(fā)新模式，已服務(wù)于航空、航天、核工業(yè)和船舶等諸多復(fù)雜產(chǎn)品制造業(yè)，解決了復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中針對(duì)布局、布置、外形、重量、氣動(dòng)設(shè)計(jì)、氣動(dòng)特性、性能、控制、載荷和靜彈等多專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)與仿真中遇到的協(xié)同研發(fā)和數(shù)據(jù)共享等共性問(wèn)題，促進(jìn)了企業(yè)研制體系創(chuàng)新。另外，作為企業(yè)研發(fā)知識(shí)的載體，有效促進(jìn)設(shè)計(jì)與仿真知識(shí)的積累和傳承，提升協(xié)同研發(fā)能力，縮短產(chǎn)品研制周期。

通過(guò)協(xié)同研發(fā)平臺(tái)可構(gòu)建良好的設(shè)計(jì)與仿真研發(fā)生態(tài)，打破信息壁壘，促進(jìn)復(fù)雜產(chǎn)品制造各產(chǎn)業(yè)鏈主體的協(xié)同，增進(jìn)跨行業(yè)、跨地區(qū)的互動(dòng)合作，提升行業(yè)整體設(shè)計(jì)與仿真研發(fā)效率。