隨著工業(yè)產(chǎn)品的復(fù)雜性提高，產(chǎn)品設(shè)計面臨越來越大的挑戰(zhàn)。復(fù)雜工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，涉及多個學科各個方面的知識，需要考慮多個設(shè)計指標和參數(shù)，跨系統(tǒng)跨專業(yè)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。例如，在飛機總體設(shè)計階段，需要對飛機氣動、結(jié)構(gòu)、重量等專業(yè)的海量參數(shù)和方程進行反復(fù)迭代求解，協(xié)調(diào)和優(yōu)化。此外，隨著產(chǎn)業(yè)競爭的日益激烈，市場熱點轉(zhuǎn)換迅速，迫切需要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，加速產(chǎn)品設(shè)計過程，縮短產(chǎn)品上市周期。
針對工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的研發(fā)現(xiàn)狀，Pacelab suite面向復(fù)雜工程產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)過程，為企業(yè)提供了復(fù)雜工業(yè)產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計軟件解決方案。Pacelab Suite為企業(yè)研發(fā)設(shè)計提供的支持如下：
1.知識組件封裝：準確規(guī)范的封裝工程知識算法，形成知識組件以重用和共享，加速產(chǎn)品設(shè)計流程。
2.大型工程系統(tǒng)參數(shù)化建模及聯(lián)立求解：同時進行海量方程聯(lián)立求解。
3.輸入輸出可互換：系統(tǒng)輸入輸出參數(shù)互換，多角度系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)。
4.權(quán)衡分析和優(yōu)化：支持全系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化分析和權(quán)衡分析。
5.完善的可視化配置：可以實時顯示系統(tǒng)可計算性，幫助設(shè)計人員快速靈活分析產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計。
6.后處理功能：可以定制生成各種形式的設(shè)計報告。
Pacelab Suite產(chǎn)品組成
Pacelab Suite系統(tǒng)設(shè)計平臺是基于知識的工程(Knowledge-Based Engineering，簡稱KBE)設(shè)計軟件，包含知識封裝環(huán)境(Knowledge Designer)、知識數(shù)據(jù)中心(Knowledge Server)、工程設(shè)計環(huán)境(Engineering Workbench)三部分。
Pacelab Suite的應(yīng)用環(huán)境如圖1所示，工程專家通過知識封裝環(huán)境捕獲工程知識，并封裝成規(guī)范的知識組件發(fā)布到知識數(shù)據(jù)中心，工程設(shè)計師利用工程設(shè)計環(huán)境，調(diào)用知識組件，搭建工程系統(tǒng)參數(shù)化模型，進行產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計評估。工程優(yōu)化師使用工程設(shè)計環(huán)境的優(yōu)化功能，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)。
Pacelab Suite產(chǎn)品功能
知識建模Knowledge Modeling
Pacelab Suite獨特的知識建模技術(shù)能夠?qū)⑻囟ǖ哪Ｐ汀⒐δ?、參?shù)、分析方法封裝成通用組件(知識組件)，并能夠自動建立組件要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系(智能鏈接)。用戶通過將不同類型的組件進行組合和關(guān)聯(lián)，能夠構(gòu)建出復(fù)雜的工程系統(tǒng)參數(shù)化模型，如圖2所示。
l 知識組件(Knowledge components)：知識組件通過將參數(shù)、分析方法、公式和設(shè)計策略進行封裝，使組件能夠描述產(chǎn)品的各種特性，如幾何屬性、數(shù)值屬性、非數(shù)值屬性等。設(shè)計、分析人員利用知識組件，能夠靈活定義特定的產(chǎn)品應(yīng)用工況，并使其能夠在后續(xù)設(shè)計過程中得到重用。通過聯(lián)合多個組件模型，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品性能的多學科綜合評估。
l 智能鏈接(Smart Linking)：智能鏈接能夠自動檢索知識組件中的各類參數(shù)和屬性，并基于這些參數(shù)和屬性對知識組件自動進行關(guān)聯(lián)，組合成產(chǎn)品的整體知識模型。在對知識組件進行組合的同時，智能鏈接會自動調(diào)用組件中的特定方法(如形心、重心計算等)，保證模型描述的準確性。智能鏈接能夠幫助用戶更快更準確地建立產(chǎn)品描述模型，提高產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的效率。
模型分析Sizing & Analysis
求解系統(tǒng)是Pacelab Suite的核心知識引擎。該系統(tǒng)包含一個高效的大規(guī)模非線性方程組求解器，能夠求解產(chǎn)品知識模型中由知識組件、模型參數(shù)、性能參數(shù)、分析方法構(gòu)成的大型非線性方程組。同時，分析系統(tǒng)能夠高效管理模型中的參數(shù)，靈活實現(xiàn)參數(shù)分析，追蹤分析過程中參數(shù)的變化，幫助設(shè)計分析人員更快找到影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。該分析系統(tǒng)包含以下主要功能：
l 求解方向控制：分析系統(tǒng)支持將輸入輸出參數(shù)互換。設(shè)計人員設(shè)置某個輸出參數(shù)的目標值后，系統(tǒng)能夠計算返回特定的輸入?yún)?shù)值。同時，在數(shù)據(jù)模型發(fā)生改變時，Pacelab Suite能夠自動確定并生成模型中分析步驟的執(zhí)行順序，從而極大地節(jié)約了設(shè)計人員建立分析模型的時間。
l 高效更新數(shù)據(jù)模型：當產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中的參數(shù)改變時，分析系統(tǒng)能夠自動判斷數(shù)據(jù)模型中其它參數(shù)受影響的程度，并支持僅針對受影響嚴重的區(qū)域進行重新計算。該功能使模型的計算效率得到了極大的提升，尤其針對復(fù)雜系統(tǒng)提升效果更加明顯。同時，Pacelab Suite提供多種自動和人工的模型數(shù)據(jù)更新手段，保證設(shè)計人員在設(shè)計、分析過程中及時獲得所需信息。
l 設(shè)計空間探索及參數(shù)優(yōu)化：Pacelab Suite支持對產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型進行參數(shù)研究，通過在設(shè)計空間中取樣并計算獲得模型的詳細特性。Pacelab Suite提供一系列全局和局部優(yōu)化算法，幫助設(shè)計人員快速得到特定目標和約束下的參數(shù)最優(yōu)解。同時，Pacelab Suite的開放性保證設(shè)計人員能夠加入自有的優(yōu)化算法。
系統(tǒng)擴展Extension Options
Pacelab Suite具有良好的擴展性和開放性。利用Pacelab Suite提供的大量集成和接口選項，能夠集成各類工具和自編程序應(yīng)用，使程序的價值得到更加充分的利用。系統(tǒng)擴展功能主要包含兩個方面：
l 自編程序和商業(yè)軟件集成：Pacelab Suite支持將自編程序(Fortran, C, C++, VB,…)和商業(yè)工具(Matlab, MS Excel, FEM, CAD Tools)無縫集成到Pacelab數(shù)據(jù)模型中，保證各程序中的算法和數(shù)據(jù)能夠得到有效重用。
l 應(yīng)用程序接口：Pacelab Suite提供大量開放的API，允許用戶對現(xiàn)有軟件應(yīng)用環(huán)境進行定制并添加新的功能。同時，允許企業(yè)將Pacelabsuite集成于其自有軟件系統(tǒng)中。
飛機系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用
面向飛機的研發(fā)設(shè)計過程，基于Pacelab Suite開放功能框架，增加APD PlugIn飛機系統(tǒng)設(shè)計組件，形成了飛機系統(tǒng)設(shè)計平臺軟件Pacelab APD。Pacelab APD 為飛機制造商，發(fā)動機制造商，一級供應(yīng)商以及設(shè)計研究所等提供強大的建模和分析工具，用來對各種設(shè)計可能性進行評估。APD Plugin飛機系統(tǒng)設(shè)計組件包括：
飛機組件庫:包含了主流的飛機型號的實例庫，以及相應(yīng)的物理和飛行性能特性。飛機型號包括波音737、747、757、767及空客A319、A320、A321等。
飛機計算實例：基于這些計算案例，用戶可以快速的變更設(shè)計目的，而不需要手動去更改每個參數(shù)是輸入或者輸出狀態(tài)。
發(fā)動機性能數(shù)據(jù)庫：允許用戶導(dǎo)入發(fā)動機制造商提供的發(fā)動機性能數(shù)據(jù)，如圖4所示。
報告和圖表：預(yù)定義了大量的飛機圖表和報表類型，能更好地分析和評估飛機全系統(tǒng)設(shè)計。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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