多學科設計優(yōu)化技術(shù)

1、數(shù)字工廠/研發(fā) D igital Factory多學科設計優(yōu)化技術(shù)安世亞太 平臺業(yè)務部區(qū)域經(jīng)理吳貽君現(xiàn)代產(chǎn)品設計是一個復雜的系統(tǒng)工 程，需要考慮多個學科、多個系統(tǒng)的綜 合性能指標，涉及到一定設計約束條件 下的多個設計、目標參數(shù)的綜合權(quán)衡。 以飛機總體設計為例，需要考慮氣動一 結(jié)構(gòu)一隱身一飛控等學科的眾多設計因 素，如何綜合應用各學科（系統(tǒng)）的專 業(yè)工具，獲得整體最佳設計。在產(chǎn)品設計過程必須考慮性能、可 靠性、成本、時間周期，需要在四者之 間找到最佳的平衡方案。在傳統(tǒng)的設計 優(yōu)化中通過單一學科設計及優(yōu)化，再將 所有單學科設計結(jié)果簡單整合的成果作 為最終設計。人為的將影響產(chǎn)品安全 性、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟性

2、、制造等因素割裂開 來，并沒有充分利用到各個學科（系統(tǒng)） 之間相互影響所產(chǎn)生的協(xié)同效應，極有 可能失去系統(tǒng)的整體最優(yōu)設計。此外， 傳統(tǒng)的設計模式屬于串行設計模式，不 能充分利用日益提高的計算機硬件和網(wǎng) 絡資源。傳統(tǒng)設計方式面臨的挑戰(zhàn)主要 有幾點意見：方案設計、總體設計階段主要依靠 經(jīng)驗公式和估算模型，設計精度較低；人為割裂相關系統(tǒng)之間的耦合關 系，很難獲得綜合優(yōu)化方案；串行設計流程，增長設計周期，增 加設計成本。基于傳統(tǒng)設計方式的種種問題，需 要采用多學科設計優(yōu)化（M DO）技術(shù)， 集成各專業(yè)學科獨立的高精度設計仿真 工具，建立軟件間的數(shù)據(jù)傳遞規(guī)則，實 現(xiàn)跨學科跨系統(tǒng)的協(xié)同，建立自動化、圖1傳

3、統(tǒng)設計方式圖1傳址設計方述的設計需求提出，AIAANA等多家 機構(gòu)每兩年組織并聯(lián)合召開一次MDO技術(shù)研討會，在多學科設計優(yōu)化 （MDO ）發(fā)展上有不可磨滅的作用。 NASA Lan中心'通過多年研究，逐 漸形成了多學科設計優(yōu)化的標準定義：Mu1 tidiscnaDe(MDO)meofcompems（a）CSSO 算法（b）（b）COlt 法2圖多學科優(yōu)化策略示例圖2多學科憂化傻略示創(chuàng)圖3 ModelCenter 架構(gòu)B 3 g加lOnt«r架掏規(guī)范化的設計流程，并在此基礎上進行 系統(tǒng)優(yōu)化，全面提高研發(fā)效率，為新產(chǎn) 品研制提供保障。多學科設計優(yōu)化（MDO）技術(shù)多學科設計優(yōu)化（M

4、DO ）作為面向 所有行業(yè)的一個通用技術(shù)研究領域，于上世紀8 0年代形成。最初由美國航空航天學會（AIAA）根據(jù)航空航天復雜產(chǎn)品sunenegiofmuo mena.多學科設計優(yōu)化是一種方法學,分探索和利用系統(tǒng)中相互作用的協(xié)同機制，設計復雜的工程系統(tǒng)和子系統(tǒng)。如何將多學科設計優(yōu)化（MDO ）概 念轉(zhuǎn)化為具體應用技術(shù)，國內(nèi)外有眾多 的企業(yè)及研究單位投入了大量人力、物 力進行MDO相關的研究。當前該領域 的主要研究熱點主要集中在三個方面：（1）各行業(yè)設計工具和軟件的集成， 建立多學科設計模型，實現(xiàn)綜合設計；（2）多學科設計優(yōu)化算法研究，高 效的優(yōu)化算法降低方案迭代次數(shù)，多樣 化的優(yōu)化策略實現(xiàn)多學科（系統(tǒng)）的參 數(shù)耦合以及并行設計；（3）分布式網(wǎng)絡計算環(huán)境技術(shù)，調(diào) 用松散的計算機資源，實現(xiàn)設計優(yōu)化任 務的并行計算，提高設計效率。經(jīng)過2年的發(fā)展，許多MD技術(shù)已 經(jīng)在工業(yè)界得到成功應用。在國外航空航天業(yè)飛行器多學科設計