天船coman多學(xué)科設(shè)計(jì)及仿真集成治理系統(tǒng)

1、天舟COMAN多學(xué)科設(shè)計(jì)及仿真集成管理系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)核心能力平臺的利器天舟COMAN（原名Simulation-Master）是國內(nèi)首個完全自主知識產(chǎn)權(quán)的多學(xué)科設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)，由北京天舟上元信息技術(shù)開發(fā)，其第三版于2007年正式發(fā)布。天舟COMAN主要面向航空、航天、船舶、兵器、核工業(yè)等軍工行業(yè)以及汽車、復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品等高新技術(shù)產(chǎn)品制造業(yè)的專業(yè)研發(fā)單位，解決這些用戶在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)τ跇I(yè)務(wù)流程、工具、知識、規(guī)范和數(shù)據(jù)的集成管理需求。天舟COMAN可以為復(fù)雜產(chǎn)品生命周期中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)（如總體方案設(shè)計(jì)、部件原理設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、基于虛擬樣機(jī)的分析仿真等）提供管理工具。基于天舟COMA

2、N，用戶可以封裝集成用于特定專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)/仿真的工具軟件，容納特定專業(yè)產(chǎn)品的多學(xué)科設(shè)計(jì)/仿真業(yè)務(wù)流程，嵌入特定專業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)知識，融合、繼承特定專業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，從而構(gòu)造出支持特定產(chǎn)品多學(xué)科設(shè)計(jì)/仿真的專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境和研發(fā)核心能力平臺。如圖1所示。天舟COMAN的需求背景航空、航天、船舶、兵器、核工業(yè)等領(lǐng)域所研制的各類產(chǎn)品幾乎都屬于復(fù)雜產(chǎn)品，諸如飛行器、航天器、車輛等，它們的“客戶需求復(fù)雜、工作原理復(fù)雜、技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜”，并由此導(dǎo)致產(chǎn)品的開發(fā)、試制、試驗(yàn)、生產(chǎn)、維護(hù)等過程都非常復(fù)雜。因此，這些企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)工作一般都具有以下特點(diǎn)：1）需要綜合多個專業(yè)的工作，歷經(jīng)總體方

3、案設(shè)計(jì)、部件原理設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)分析仿真等多個階段；2）需要綜合使用CAD、CAE軟件以及自編的專業(yè)設(shè)計(jì)、計(jì)算程序；3）需要執(zhí)行大量復(fù)雜而專業(yè)的業(yè)務(wù)流程，并需要在多種專業(yè)設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真軟件之間傳遞數(shù)據(jù)；4）知識和經(jīng)驗(yàn)對于完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)很重要，而傳承設(shè)計(jì)知識和經(jīng)驗(yàn)又很困難；5）某些設(shè)計(jì)人員的流失或不在位會導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程斷鏈，而培養(yǎng)一個稱職的新設(shè)計(jì)人員又是一個艱苦漫長的過程；6）盡管已經(jīng)使用PDM系統(tǒng)，并且能夠管理好設(shè)計(jì)模型和圖檔的技術(shù)狀態(tài)、控制好審批和更改工作流、為生產(chǎn)準(zhǔn)備出正確的BOM，卻發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)能力并沒有獲得實(shí)質(zhì)性提高。從上述特點(diǎn)可以看出，復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)過程非常復(fù)雜，正因?yàn)槿绱?，?/p>

4、支持復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)過程的信息化系統(tǒng)會有更高的要求。但是，在復(fù)雜產(chǎn)品生命周期中的關(guān)鍵階段，如“總體方案設(shè)計(jì)”階段、“部件原理設(shè)計(jì)”階段、“基于虛擬樣機(jī)三維模型的詳細(xì)分析仿真”階段，目前還缺乏具有針對性的信息化管理手段，并且已經(jīng)給復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位造成了一系列負(fù)面效應(yīng)，例如：1) 業(yè)務(wù)流程維護(hù)困難：核心業(yè)務(wù)流程只能依靠人工維系；各設(shè)計(jì)/仿真軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞過程只能依靠人工銜接；不僅工作量大、工作繁雜、多專業(yè)多學(xué)科協(xié)作困難，而且業(yè)務(wù)流程的維系質(zhì)量因人對流程的熟練程度而異；降低了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品研發(fā)過程中的協(xié)作效率。2) 知識重用困難：缺乏有效的工具來進(jìn)行產(chǎn)品專業(yè)設(shè)計(jì)過程和相關(guān)知識的積累和重用，容易出現(xiàn)知

5、識斷層，阻礙產(chǎn)品研發(fā)核心能力的提升。3) 計(jì)算仿真數(shù)據(jù)管理困難：發(fā)生設(shè)計(jì)變更時(shí)，很難保障同步的對多個學(xué)科的設(shè)計(jì)/仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)修改；容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)/仿真數(shù)據(jù)技術(shù)狀態(tài)發(fā)生混亂，甚至直接導(dǎo)致錯誤的設(shè)計(jì)。上述三方面的問題正在阻礙企業(yè)自主開發(fā)和創(chuàng)新能力的提高，天舟COMAN則正是為解決復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位所面臨的這些問題而開發(fā)的新一代管理信息系統(tǒng)。如圖2所示。天舟COMAN的研發(fā)背景天舟公司曾經(jīng)長期致力于PDM、PM、業(yè)務(wù)流程自動化等技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用推廣。近五年以來，在參與航空發(fā)動機(jī)行業(yè)的核心能力平臺（航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)體系）建設(shè)過程中，在用戶需求的拉動下，天舟公司深入研究和驗(yàn)證了包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、項(xiàng)目管理、

6、業(yè)務(wù)流程自動化、仿真集成管理等技術(shù)對核心能力平臺建設(shè)的作用，通過有效的需求抽象、扎實(shí)的技術(shù)創(chuàng)新和綜合集成，逐步發(fā)展出了較為完整的設(shè)計(jì)/仿真集成管理技術(shù)體系，先后推出了Simulation-Master 1.0、2.0產(chǎn)品，并得到了國家科技部創(chuàng)新基金和863計(jì)劃的大力支持。2007年10月，天舟正式發(fā)布了Simulation-Master 3.0并更名為天舟COMAN設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)。目前，天舟COMAN除在航空發(fā)動機(jī)行業(yè)繼續(xù)得到深入應(yīng)用之外，正迅速在軍用車輛發(fā)動機(jī)、導(dǎo)彈、機(jī)電控制系統(tǒng)、引信等領(lǐng)域得到應(yīng)用。如圖3所示。天舟COMAN的功能范圍和技術(shù)架構(gòu)天舟COMAN對構(gòu)造產(chǎn)品研發(fā)核心能力平

7、臺的作用（?。┤鐖D4所示，以天舟COMAN為基礎(chǔ)管理框架所構(gòu)造的復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)核心能力平臺，可以為復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)生命周期中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供管理工具，并實(shí)現(xiàn)下述應(yīng)用目標(biāo)：* 作為應(yīng)用集成平臺集成、封裝并調(diào)用各種復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)所需要的專業(yè)設(shè)計(jì)/仿真應(yīng)用軟件；* 作為業(yè)務(wù)流程控制平臺定義并管理復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)業(yè)務(wù)流程，并控制研發(fā)流程中的設(shè)計(jì)/仿真任務(wù)對各專業(yè)設(shè)計(jì)/仿真軟件的調(diào)用過程，控制和維系軟件之間的數(shù)據(jù)流關(guān)系；* 作為數(shù)據(jù)整合平臺管理各專業(yè)設(shè)計(jì)/仿真軟件所生成的與設(shè)計(jì)/仿真對象、流程和工況相關(guān)的設(shè)計(jì)/仿真數(shù)據(jù)；* 作為設(shè)計(jì)理念、知識、規(guī)范的積累、繼承、重用和驅(qū)動平臺積累和重用復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)業(yè)務(wù)流程，并為

8、積累和重用復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)/仿真對象模型提供工具和可能性；* 作為協(xié)作平臺在網(wǎng)絡(luò)分布式環(huán)境中，依據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)業(yè)務(wù)流程，對人員和專業(yè)軟/硬件資源進(jìn)行有效整合和協(xié)同，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)/仿真業(yè)務(wù)流程自動化；天舟COMAN的體系架構(gòu)如圖5 所示，天舟COMAN設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)采用了多層體系結(jié)構(gòu)，包括：1) 數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和文件服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可使用SQL-Server、Oracle等主流數(shù)據(jù)庫。2) 數(shù)據(jù)訪問層提供了供其它各層模塊調(diào)用的通用數(shù)據(jù)庫訪問接口，使其它各層的功能與具體的數(shù)據(jù)庫無關(guān)。3) 基礎(chǔ)邏輯層提供了一系列WebService基礎(chǔ)邏輯服務(wù)，包括：* 支持智能化判據(jù)的任務(wù)流程管理引擎

9、* 文件管理引擎* 數(shù)據(jù)流管理引擎4) 核心邏輯和基礎(chǔ)界面層該層提供了一系列可供用戶通過交互界面使用的COMAN核心功能，包括：* 原理設(shè)計(jì)對象類型庫* 多領(lǐng)域關(guān)聯(lián)的對象模型* 技術(shù)狀態(tài)的關(guān)聯(lián)與同步* 原理設(shè)計(jì)對象可視化 * 設(shè)計(jì)/仿真流程規(guī)劃* 流程運(yùn)行環(huán)境5) 應(yīng)用管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層該層提供了一系列與封裝、集成專業(yè)應(yīng)用軟件，積累和重用專業(yè)業(yè)務(wù)流程，管理設(shè)計(jì)/仿真專業(yè)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)流有關(guān)的功能，包括：* 設(shè)計(jì)/仿真流程模板庫* 應(yīng)用程序封裝庫* 應(yīng)用程序集成接口* 設(shè)計(jì)/仿真數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)管理* 設(shè)計(jì)/仿真變量管理* 設(shè)計(jì)/仿真結(jié)果后處理* 設(shè)計(jì)/仿真結(jié)果數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)提取與存儲* 試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理框架6)

10、專業(yè)應(yīng)用軟件層該層包括用于復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)、計(jì)算和分析仿真的專業(yè)應(yīng)用軟件。這些軟件可被COMAN所封裝、集成和調(diào)用，并完成復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)中所需要進(jìn)行的實(shí)際設(shè)計(jì)、計(jì)算和仿真工作。例如：* “遺留系統(tǒng)”和用戶自編軟件：專業(yè)研發(fā)單位用Fortran、C、C+等語言自行編寫的控制臺或Windows窗口專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算程序。一般是非商品化軟件程序，往往用于產(chǎn)品總體方案設(shè)計(jì)和部件原理設(shè)計(jì)；* 流體CAE軟件：用于基于三維模型的虛擬樣機(jī)仿真；* 結(jié)構(gòu)CAE軟件：用于基于三維模型的虛擬樣機(jī)仿真；* 其它CAE軟件：用于虛擬樣機(jī)的其它專業(yè)仿真；* 三維CAD軟件：用于產(chǎn)品詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或概念設(shè)計(jì)；* EDA軟件：用于電子電

11、路的設(shè)計(jì)和仿真；* 數(shù)學(xué)計(jì)算軟件：用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和原理仿真；* Office軟件：如Word、Excel等，用于技術(shù)文檔的編寫；天舟COMAN設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用目前，已經(jīng)有一系列復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位采用了天舟COMAN設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)，作為它們建設(shè)各自研發(fā)核心能力平臺的基礎(chǔ)架構(gòu)，如中國航空動力機(jī)械研究所、中國北方發(fā)動機(jī)研究所、北京長空機(jī)械有限責(zé)任公司、西安機(jī)電信息研究所等。企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)核心能力平臺建設(shè)是一個復(fù)雜過程，需要將專業(yè)過程、工具、規(guī)范等與IT技術(shù)進(jìn)行有效銜接和整合。因此，在參與研發(fā)核心能力平臺建設(shè)實(shí)踐的過程中，天舟公司和復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位的合作并非簡單的軟

12、件產(chǎn)品買賣關(guān)系，而是結(jié)為深入合作的伙伴關(guān)系，以便穩(wěn)步、深入、有效的共同推進(jìn)復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位的研發(fā)核心能力平臺建設(shè)過程。在此過程中，合作伙伴雙方如何有效的推動天舟COMAN設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)的專業(yè)定制和應(yīng)用實(shí)施無疑是一個關(guān)鍵。因?yàn)橹挥型ㄟ^專業(yè)定制和應(yīng)用實(shí)施，才可能結(jié)合專業(yè)研發(fā)單位的產(chǎn)品研制特點(diǎn)和需求，在天舟COMAN中容納、嵌入特定產(chǎn)品的專業(yè)設(shè)計(jì)過程和規(guī)范，封裝、集成用于特定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)/仿真軟件和專業(yè)工具軟件，融合、繼承特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，從而為建設(shè)特定類型產(chǎn)品的研發(fā)核心能力平臺提供初始的、可支撐實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)過程的專業(yè)內(nèi)容。在天舟公司與復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位共同進(jìn)行研發(fā)核心能力平臺建設(shè)的實(shí)踐中，為了確保對COMAN設(shè)計(jì)/仿真集成管理系統(tǒng)的專業(yè)定制、實(shí)施和應(yīng)用過程順利進(jìn)行，特別注意了對下述要素進(jìn)行綜合保障： 1. 復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)單位最高領(lǐng)導(dǎo)的決心這是是成功的意志力保障。2. 合作雙方對系統(tǒng)建設(shè)的意義、方式、方法以及需要克服之困難的統(tǒng)一認(rèn)識這是成功的思想保障