圖1 中國北車齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司信息技術(shù)部專家范國海

1 中國北車重載快捷鐵路貨車技術(shù)研發(fā)平臺

圖2 中國北車重載快捷鐵路貨車技術(shù)研發(fā)平臺

    公司從2012年開始建設(shè)重載快捷鐵路貨車技術(shù)研發(fā)平臺，平臺包括中國北車重載快捷鐵路貨車技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新體系、協(xié)同設(shè)計平臺、協(xié)同仿真分析平臺、試驗研究平臺、研發(fā)質(zhì)量系統(tǒng)（RAMS/LCC）、知識管理系統(tǒng)、貨車技術(shù)研發(fā)平臺支撐系統(tǒng)。

    今年10月份公司又上線了一個數(shù)字化管理平臺。協(xié)同仿真分析平臺二期已經(jīng)正式上線試運行，一期是去年12月份開始上線試運行。

2 協(xié)同仿真分析平臺

    公司的PDM使用了五年左右，為了進一步打通設(shè)計、仿真、工藝，又實施了協(xié)同仿真CAE平臺運作，把實驗、仿真、設(shè)計有機的結(jié)合起來。

    協(xié)同仿真分析平臺主要建設(shè)含內(nèi)容有以下四點：

    ★ 多學(xué)科仿真分析工具集：完善針對貨車產(chǎn)品仿真業(yè)務(wù)的各學(xué)科工具。

    ★ 仿真分析規(guī)范體：系統(tǒng)一仿真工具使用，規(guī)范仿真作業(yè)流程；積累仿真經(jīng)驗，推進仿真規(guī)范建設(shè)。

    ★ 高性能計算中心（HPC）：建設(shè)計算能力強大的大規(guī)模模型并行計算平臺。

    ★ 協(xié)同仿真分析管理系統(tǒng)：破除信息孤島，以結(jié)構(gòu)化方式管理復(fù)雜的仿真數(shù)據(jù)；將仿真數(shù)據(jù)和設(shè)計數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)管理；建立仿真分析數(shù)據(jù)流程規(guī)范，管理仿真業(yè)務(wù)。

圖3 協(xié)同仿真平臺總體架構(gòu)

    根據(jù)業(yè)務(wù)需求，公司的仿真分析工具集分五個方面：結(jié)構(gòu)分析、疲勞耐久性分析、動力學(xué)分析、裝卸材料分析、產(chǎn)品工藝分析。

圖4 多學(xué)科仿真分析工具集

    公司開展有限元分析工作已經(jīng)有20年了，積累了豐富的仿真分析工作經(jīng)驗，但是由于仿真分析師使用分析方法和網(wǎng)格劃分不一致，所以造成了分析結(jié)果的偏差。針對這種情況公司進行了仿真分析規(guī)范體系建設(shè)，分為兩部分內(nèi)容，一個是基礎(chǔ)規(guī)范，還有一個專業(yè)業(yè)務(wù)。

圖5 仿真分析規(guī)范體系

    有了仿真分析規(guī)劃和防治分析技術(shù)指導(dǎo)書，為了能夠讓仿真分析師進行簡單仿真分析，公司還建立了一個仿真分析模板。首先是根據(jù)以往的計算經(jīng)驗，總結(jié)出了仿真分析的一個規(guī)范和作業(yè)指導(dǎo)書，然后在NX基礎(chǔ)上進行了模板的定制與開發(fā)。例如我們實施成功的一個側(cè)架案例，通過技術(shù)指導(dǎo)書在模板分析開發(fā)，最后自動生成一個分析報告。目前已經(jīng)取得了軟件著作權(quán)的證書。

圖6 仿真分析規(guī)范與模板建立

圖7 轉(zhuǎn)向架側(cè)架CAE分析

    有了仿真分析工具集，公司建立了PDM系統(tǒng)。通過它首先設(shè)計了仿真協(xié)同，設(shè)計師提交仿真分析委托書，提升到SDM系統(tǒng)，在SDM系統(tǒng)中創(chuàng)建仿真分析任務(wù)，并進行相應(yīng)的仿真分析工作。仿真分析工作完成后，將計算結(jié)果還有計算報告回送到PDM系統(tǒng)進行歸檔。

圖8 設(shè)計協(xié)同仿真

    另外公司現(xiàn)在實驗水平和能力也比較強大，擁有國內(nèi)的集裝箱沖擊實驗檢測機制，也是國外認可的實驗室。

    在Teamcenter環(huán)境下管理完整CAE分析流程

    ◆ PDM與SDM之間的數(shù)據(jù)交互均由系統(tǒng)自動完成，讓設(shè)計人員以及仿真分析人員有更多的精力關(guān)注于設(shè)計和仿真計算本身。

    ◆ 避免多系統(tǒng)的非兼容性和重復(fù)工作，大量節(jié)約硬件投資、用戶/系統(tǒng)管理培訓(xùn)、系統(tǒng)升級或日常維護等成本。

    縮減分析流程時間

    ◆ 項目管理過程與數(shù)據(jù)管理相結(jié)合的分析平臺。

    ◆ 實現(xiàn)多站點、多部門合作與數(shù)據(jù)分享。

    ◆ 提高數(shù)據(jù)訪問效率和分析效率。

    提高分析結(jié)果的有效性和可信程度

    ◆ 保持分析模型與最新發(fā)布產(chǎn)品設(shè)計同步。

    ◆ 實現(xiàn)設(shè)計與分析的完整變更。

    ◆ 可有效的追溯產(chǎn)品或零部件通過仿真分析進行校核以及優(yōu)化的過程。

    降低存儲空間增大所提高的成本

    ◆ 消除冗余數(shù)據(jù)的復(fù)制。

    ◆ 解決了仿真分析結(jié)果文件存儲的難題。

    ◆ 保證文件存儲的有效性和生命周期。

    ◆ 仿真分析知識庫。

    ◆有效的將個人電腦中的仿真分析數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的方式存儲到SDM系統(tǒng)中。

    ◆ 避免了個人硬盤的損壞造成重要數(shù)據(jù)的丟失。

    ◆ 可方便的進行數(shù)據(jù)查找和重用。

3 總結(jié)

    為了實現(xiàn)仿真和實驗協(xié)同，仿真指導(dǎo)實驗，實驗可以驗證仿真，最終建設(shè)成一個基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的協(xié)同設(shè)計仿真設(shè)計和制造管理協(xié)同，提升公司的產(chǎn)品設(shè)計能力和水平。通過項目實施，公司實現(xiàn)了比較復(fù)雜的兩化融合的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)實現(xiàn)了管理制度化、制度流程化、流程表單化、表單電子化，最終建成中國北車鐵路工程網(wǎng)絡(luò)中心。

本文根據(jù)中國北車齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司信息技術(shù)部專家范國海在“第十屆中國制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國際峰會”上的發(fā)言整理而成，未經(jīng)本人確認。

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本文標題：與數(shù)字化設(shè)計、試驗、制造協(xié)同的仿真分析平臺建設(shè)

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