遠(yuǎn)程協(xié)同仿真調(diào)研報告

年4月19日遠(yuǎn)程協(xié)同仿真調(diào)研報告文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。協(xié)同仿真的概念協(xié)同仿真是一種復(fù)雜系統(tǒng)仿真方法，它支持處于不同地點，基于不同計算平臺的人員采用不用的建模方法建立混合異構(gòu)層次的仿真模型并在分布環(huán)境上進(jìn)行仿真運行。協(xié)同仿真技術(shù)是基于先進(jìn)的建模技術(shù)，分布仿真技術(shù)和信息管理技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)，是在各領(lǐng)域建模，仿真分析工具CAx/DFx技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展，是多學(xué)科的協(xié)同技術(shù)。協(xié)同仿真即包含時間軸上對產(chǎn)品全生命周期的單點仿真分析，亦強調(diào)同一時間點上基于不同人員/工具對同一產(chǎn)品對象在系統(tǒng)層面上的聯(lián)合仿真分析。它支持“由上至下”的復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)模式，是分布異地的人員采用各領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)計，分析工具協(xié)同地開發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)的一條有效途徑。2.國內(nèi)外遠(yuǎn)程協(xié)同仿真技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀在國外,有關(guān)遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計的研究和應(yīng)用起步較早。80年代中期,麻省理工學(xué)院的PaulCashman等人就從事了這方面的研究,并提出了計算機支持的協(xié)同工作(ComputerSupportCooperativeWork,CSCW)的概念,近幾年,隨著Internet技術(shù)的迅速發(fā)展,Wen-palLu等人則在研究CIM技術(shù)時提出利用廣域網(wǎng)的通信功能實施Tele-Manufacturing的概念。EddyM.Rojas提出了以Web為中心的工程合作設(shè)計環(huán)境。G.Seliger等人提出一種將不同公司的工程師集成為虛擬增值小組進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計制造。研究和開發(fā)快速成型(RapidProto-typing,RP)技術(shù)的美國3D公司,已開始用Internet和客戶聯(lián)系,實現(xiàn)原型的STL(Stereo-Lithograph)格式的CAD文件傳輸,向客戶提供網(wǎng)上報價服務(wù)和向用戶報告服務(wù)進(jìn)展?fàn)顩r,降低了企業(yè)的成本,提高了企業(yè)的服務(wù)快捷程度。在國內(nèi),有關(guān)這方面的研究主要集中在高等院校。同濟大學(xué)和香港理工大學(xué)合作進(jìn)行的分散式網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)系統(tǒng)(DispersedNetworkProductionSystem,DNPS)的研究,利用Internet所提供的Email、WWW服務(wù)和瀏覽器、網(wǎng)頁,實現(xiàn)了信息發(fā)布、文件傳輸?shù)裙δ?。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用,有關(guān)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計的先進(jìn)設(shè)計模式的理論方法和應(yīng)用研究工作得到許多專家學(xué)者的關(guān)注,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的計算模式也正在由傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器(Client/Server,C/S)模式,轉(zhuǎn)向基于Internet/In-tranet標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的三層B/S模式。3.協(xié)同仿真中的技術(shù)支持實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計與制造系統(tǒng)需要許多相關(guān)技術(shù)的支持。從應(yīng)用的角度看,可將其分為三大類型:計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、支持并行工程的分布式CAD/CAM系統(tǒng)和遠(yuǎn)程設(shè)計與制造協(xié)同技術(shù)。近期有文獻(xiàn)提出了構(gòu)建了以WindowsNT為操作系統(tǒng),以IIS為Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計與制造系統(tǒng),該系統(tǒng)經(jīng)過綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IntegratedServiceDigitalNetwork,ISDN)專線Internet，異地客戶在瀏覽器上輸入URL后,經(jīng)過身份驗證,即可進(jìn)入本系統(tǒng)的主頁,選擇合適的設(shè)計類型,輸入相關(guān)參數(shù),提交之后將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫,并調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)計,然后把設(shè)計結(jié)果的三維模型以虛擬現(xiàn)實文件的格式(.wrl)傳給客戶進(jìn)行瀏覽,如果滿足客戶需求,就能夠調(diào)用虛擬原型樣機進(jìn)行快速原型加工。比如機械系統(tǒng)中的多體力學(xué)仿真軟件ADAMS，控制系統(tǒng)中Matlab/Simulink仿真軟件以及電子系統(tǒng)的VHDL仿真軟件，基于IEEE-1278標(biāo)準(zhǔn)的分布交互仿真（DIS）系統(tǒng)，采用UDF協(xié)議，主要用于軍事領(lǐng)域，采用多個仿真軟件在同一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運行，經(jīng)過統(tǒng)一的協(xié)議進(jìn)行信息交互。4.遠(yuǎn)程協(xié)同仿真中的實際應(yīng)用下面簡單介紹幾種當(dāng)今比較普遍的遠(yuǎn)程協(xié)同仿真的實例。1.分布式遠(yuǎn)程仿真系統(tǒng)對于復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)往往需要不同用戶之間進(jìn)行溝通、協(xié)商,共同解決問題,此類應(yīng)用被稱為協(xié)同應(yīng)用.一般協(xié)同的方式有幾種.其中一種是基于事務(wù)處理的工作流協(xié)同,該協(xié)同方式是當(dāng)前基于業(yè)務(wù)處理的應(yīng)用系統(tǒng)普遍采用的一種;另外一種協(xié)同方式是基于交互式的,該協(xié)同方式主要包括基于實時信息的交互的應(yīng)用系統(tǒng).還有許多系統(tǒng)采用了上述兩種協(xié)同方式,同時包括了工作流的協(xié)同和信息交互的協(xié)同。分布式遠(yuǎn)程協(xié)同仿真系統(tǒng)以GlobusToolkit3(GT3)為開發(fā)平臺,在Globus核心網(wǎng)格服務(wù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)適合本系統(tǒng)應(yīng)用的高層網(wǎng)格應(yīng)用服務(wù)平臺.服務(wù)包括資源管理、數(shù)據(jù)管理、任務(wù)管理、工作流管理、系統(tǒng)管理等,在此框架基礎(chǔ)上設(shè)計實現(xiàn)分布式遠(yuǎn)程協(xié)同仿真系統(tǒng)。用惠普RGS實現(xiàn)CAE遠(yuǎn)程協(xié)同仿真遠(yuǎn)程仿真的平臺是由一臺HPxw4600工作站（主機）二臺HPPavilion筆記本組成，其中xw4600安裝的是RGSSende軟件，其它兩臺筆記本分別安裝RGSReceiver軟件。3.異地仿真應(yīng)用之間的協(xié)同-供應(yīng)鏈仿真系統(tǒng)南華理工大學(xué)對于基于HLA的異地協(xié)同仿真技術(shù)進(jìn)行了研究與實踐，主要從仿真模型即插即用的軟總線借口來實現(xiàn)，模型可重用性的提高，異地的實現(xiàn)，敏感數(shù)據(jù)在協(xié)同仿真環(huán)境中安全性保證等幾個方面進(jìn)行深入的研究，這些工作是協(xié)同仿真技術(shù)在民間制造領(lǐng)域的一個有益的嘗試。她們認(rèn)為，產(chǎn)品的供應(yīng)鏈管理覆蓋了從生產(chǎn)到銷售的所有計劃和管理信息。經(jīng)過進(jìn)行供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真，能夠?qū)Ω鞣N可選方案產(chǎn)生的影響進(jìn)行選擇和評估，從而達(dá)到優(yōu)化整個流程的目的，同時也能夠解答一些操作問題和商業(yè)戰(zhàn)術(shù)問題。但由于供應(yīng)鏈系統(tǒng)涉及到分布于異地的，不同屬于一個企業(yè)的多個公司，因此需要借助于協(xié)同仿真技術(shù)。分布式供應(yīng)鏈仿真系統(tǒng)的研究由計算機工程學(xué)院和是早技術(shù)協(xié)會共同參與，分布式供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€基于高層體系結(jié)構(gòu)（HLA）的分布式協(xié)同仿真系統(tǒng)。4.ADAMS與Simulink協(xié)同仿真方法ADAMS是美國MSC公司開發(fā)的用于機械系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析的商業(yè)軟件,它由眾多軟件模塊組成。View模塊用于創(chuàng)立虛擬樣機模型,內(nèi)置一個具有簡單控制系統(tǒng)設(shè)計功能的ControlsToolKit,但為了增強控制系統(tǒng)的設(shè)計分析能力，ADAMS還專門提供一個Controls模塊,用來實現(xiàn)和其它控制類設(shè)計仿真軟件的協(xié)同仿真。一般,ADAMS負(fù)責(zé)機構(gòu)動力學(xué)仿真,向Simulink提供作為傳感器信號的運動參數(shù);Simulink接收這些外部參數(shù),經(jīng)過解算控制器模型,向ADAMS輸出控制機構(gòu)部件運動所需的外部激勵(控制力或力矩）。Simulink與ADAMS的協(xié)同仿真技術(shù)可廣泛應(yīng)用于飛機、導(dǎo)彈、車輛等復(fù)雜機電產(chǎn)品的設(shè)計中,而為便于開展多單位、多部門之間的設(shè)計合作,遠(yuǎn)程協(xié)同仿真無疑具有廣闊的應(yīng)用前景。協(xié)同仿真技術(shù)的應(yīng)用前景虛擬樣機技術(shù)是一種基于產(chǎn)品計算機仿真模型的數(shù)字化設(shè)計方法，這些數(shù)字模型即虛擬樣機（VP）支持并行工程方法學(xué)。虛擬樣機技術(shù)涉及多體系統(tǒng)運動學(xué)與動力學(xué)建模理論及其技術(shù)實現(xiàn)，是基于先進(jìn)的建模技術(shù)、多領(lǐng)域仿真技術(shù)、信息管理技術(shù)、交互式用戶界面技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。利用虛擬樣機代替物理樣機對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計、測試和評估，可縮短開發(fā)周期，降低成本，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，提高面向客戶與市場需求的能力。而協(xié)同仿真設(shè)計技術(shù)是并行工程協(xié)同設(shè)計在虛擬樣機技術(shù)中的應(yīng)用，是一種新型的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。當(dāng)前，國內(nèi)對協(xié)同仿真設(shè)計技術(shù)的研究還處于起步階段，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｔ趪?，工程機械協(xié)同虛擬樣機的研究開展得比較早，已有工程機械制造企業(yè)采用這項技術(shù)。著名的工程機械生產(chǎn)商JohnDeere公司采用這項技術(shù)來解決高速行駛蛇行現(xiàn)象及重載下的自激振動問題，大大提高了產(chǎn)品的高速行駛性能與重載作業(yè)性能。當(dāng)前，國內(nèi)工程機械制造企業(yè)普遍存在產(chǎn)品更新?lián)Q代慢的問題，總體產(chǎn)品質(zhì)量低于國外同類產(chǎn)品。如何盡快縮短這種差距，提高產(chǎn)品的設(shè)計水平已成為工程機械制造企業(yè)的迫切要求。作為一種先進(jìn)的設(shè)計方法，虛擬樣機技術(shù)有助于企業(yè)做出前瞻性的決策，實現(xiàn)產(chǎn)品總體優(yōu)化目標(biāo)，為企業(yè)贏得用戶給市場提供了有利條件。能夠預(yù)見，在21世紀(jì)虛擬樣機技術(shù)勢必會成為各領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)的主要應(yīng)用方法。協(xié)同仿真設(shè)計是虛擬樣機設(shè)計中一項復(fù)