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項目背景

(資料圖片僅供參考)

對標美國國防部數字工程，軍方要求各單位交付數字化樣機。數字化樣機主要的價值是在軍方確認需要采購實物樣機之前，先讓工業部門提交數字化的模型，這樣可以大大降低前期投入的經費。

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數字樣機總體方案思路

根據數字樣機的基本定義，數字樣機大概分為需求樣機、功能樣機、幾何樣機、性能樣機、制造樣機和運維樣機等，這些樣機通過數字主線進行關聯、集成和統一管控。

圖1-數字樣機分類

由于軍方需要的樣機，其中一個核心功能是要在數字化平行戰場上進行模擬演練，實現武器性能的數字化驗證，因此，性能數字樣機的交付，目前是核心的一環，也是各工業部門重點研究探討的內容。

圖2-基于性能數字樣機的數字平行戰場仿真

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基于性能數字樣機的數字化交付方案簡介

建設目標

安懷信與某單位共同定義的性能數字樣機模型鑒定系統，可以實現對接收的數字樣機模型進行置信度的評估，并且可以實現對接收的數字樣機模型進行層級管理。

模型鑒定管理分系統主要由模型鑒定工具、模型鑒定管理系統兩大部分組成，具體包括：

模型鑒定工具：

結構靜力學模型鑒定工具； 結構動力學模型鑒定工具； 傳熱及流體模型鑒定工具； 0-1D系統性能模型鑒定工具； 模型降階工具。

模型鑒定管理系統

模型鑒定管理平臺；

數字化交付流程

安懷信與某單位共同定義的性能數字樣機驗收的流程如下：

接收來自設計所的數字樣機模型；

對指定的數字樣機參數，如傳動系統的XXX，與試驗結果進行比對，完成模型鑒定

判斷模型誤差是否在可接受范圍內；

對滿足要求的數字樣機模型進行入庫統一管理。

圖3-性能數字樣機驗收流程

性能數字樣機鑒定及管理系統架構

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性能數字樣機支撐工具

V&V多學科模型驗證工具：信威V&V工具集數字化交付需要驗證交付模型的精度水平，而安懷信具備完整的全學科V&V工具集，可以實現多學科性能模型的驗證和確認工作，從而獲得精確可驗收的性能模型。

圖5-安懷信信威V&V多學科工具及能夠驗證的CAE工具

安懷信信威多學科驗模工具包包括：

動力學驗模工具 SimV&Ver Dynamic

靜力學驗模工具 SimV&Ver Static

數學模型驗模工具 SimV&Ver Math

流體模型驗模工具 SimV&Ver CFD

電磁模型驗模工具 SimV&Ver EM

仿真快速前后處理工具 SimV&Ver Easy2Sim

性能數字樣機交付及驗收管理系統：信威Pyramid系統

數字化模型的交付以及驗收，都需要基于一個結構化的數字化性能模型管理平臺，安懷信自主研發的Pyramid性能數字樣機管理系統，可以完成性能模型交付和驗證過程中的管理工作。 性能數字樣機交付及驗收管理系統已經包括如下功能：

具備基于層級金字塔模式進行數字樣機模型的管理；

具備結構靜力學鑒定、結構動力學模型鑒定、傳熱及流體仿真模型鑒定、0-1D系統性能仿真鑒定等工具接口，可以自動收集數字樣機鑒定工具的驗模數據；在模型鑒定管理分系統平臺中進行數據的統一存儲。

具備模型標定任務管理的功能；

具備模型鑒定流程管理的功能。并且在平臺上結合鑒定要求進行鑒定指標的集成及可視化。

具備鑒定文檔、規范的管理功能。

圖6-信威性能數字樣機管理系統主界面

代理模型生成工具：信威BDiDesigner工具

在數字化模型交付的過程中，很多時候用戶只需要交付用于性能仿真的黑盒或者灰盒模型，這時候，基于CAE或者試驗數據產生的代理模型，將會扮演非常重要的角色。 安懷信具備完全自主研發的大數據代理模型生成工具BDiDesigner，可以完成從試驗/仿真大數據建模、代理模型V&V修正、代理模型的不確定性量化、逆分析等一系列功能。

圖7-代理模型的產生途徑及其價值

數字化平行戰場仿真環境：星耀SHINE仿真工具

與軍方用戶的需求類似，用戶也經常需要構建數字平行戰場環境，用于構建任務場景，并驗證用于交付的性能數字模型的有效性。安懷信星耀SHINE數字戰場仿真工具，可以幫助用戶快速方便地構建這個數字戰場場景。

圖8-用星耀系統構建的電子對抗場景仿真

星耀數字戰場仿真工具包含的功能有：任務、作戰想定

任務、作戰想定面板（數字戰場任務編輯）

裝備軌跡與姿態設定

任務環境建模

地理環境建模（支持GIS系統集成）

氣象環境建模

光電環境建模

藍方模型庫

美國、歐洲等主戰飛機高精度模型

美國、歐洲等主戰導彈高精度模型

美國、歐洲等主戰艦船、航母高精度模型

藍方傳感器模型庫

激光設備高精度模型

EOIR設備高精度模型

雷達通信設備高精度模型

豐富的功能/性能算法庫

軌道計算

電磁對抗算法

信號處理算法

光學對抗算法

通信/網絡仿真算法

深度學習算法集成

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總結

安懷信歷經十年的自主工業軟件研發，已經開發了具備可落地的國際領先水平的性能數字樣機鑒定及管理解決方案，且已經在數字化交付試點單位完成了方案和演示環境的構建，被證明能夠很好滿足工業部門基于性能模型的數字化交付要求。

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