1. 工业正向设计1.1. 软件的底层向来都是数学1.1.1. 20世纪90年代初数学领域终于突破了微分和代数的统一求解统一了微分代数方程(DAE)1.2. MBSE1.2.1. 是支撑复杂工业品开发的一种方法论和系统观1.2.2. 向来都是工业软件战场上最拥挤、最热闹的兵家必争之地有重兵屯扎1.2.3. 对于制造商而言推动基于模型的系统工程(MBSE)需要一种前瞻性的视角这是向数字化转型的关键一环1.2.4. 对于复杂产品的研发工程师而言MBSE应该成为一种基本的门槛技能1.3. 工业软件的特点大部分公司的收入都并不高1.4. 需求管理1.4.1. 产品源自个人的创意1.4.2. 越是颠覆性产品越是难以从传统的经验中去寻找1.4.3. 需求永远是模糊的、主观的和易变的它就像是成人对童年遥远的回忆1.4.4. 需求管理软件就是打算对这样的随意性进行管控1.4.5. Doors软件专注于需求管理达到了细致、专业但是其技术架构较老面对当前越来越复杂的产品可能会有为难的时候1.5. 系统建模1.5.1. 对系统架构进行整体描述1.5.2. 最常见的软件是IBM公司的Rhapsody和MagicDraw后者已经被达索系统收购1.5.2.1. Rhapsody最早源自美国I-Logix公司1.5.2.1.1. 美国的F22、F35联合战斗机都采用了Rhapsody作为系统建模工具1.5.2.1.2. I-Logix公司为美国军方的装备发展提供系统建模软件尤其擅长嵌入式软件1.5.2.2. I-NoMagic公司则同样从美国走进欧洲2018年被达索系统收购其核心产品MagicDraw可以用于系统建模领域和业务架构的开发1.5.3. 系统建模简化了细节只从鹰眼式俯瞰功能划分、结构分解、行为规范等1.5.4. 这种无关乎软件实现细节的视角让顶层架构师可以放松束缚专注于最重要的功能和逻辑1.5.5. 随着机电软体化的泛在在通信、医疗、汽车和消费电子等领域系统建模都成为全知之眼1.6. 系统级仿真1.6.1. 机械、液压、电气等各个学科都有自己的建模仿真工具1.6.2. 更多需要解决的是时间响应的动态特性而不是具体的物理空间尺寸1.6.3. 产品模型数据交互规范(STEP)、Modelica建模语言、功能模型接口(FMI)、需求交换格式(ReqIF)或生命周期协作开放服务(OSLC)1.6.4. Modelica语言派1.6.4.1. 处理能源系统的Saber软件处理流体的西门子AMESim和Flowmaster软件1.6.5. 瑞典Dynasim AB公司1.6.5.1. Dymola作为一个多学科系统的仿真软件在热系统中尤为突出1.6.5.2. 2006年Dynasim AB公司被达索系统收购1.6.5.3. 在1997年创立了Modelica语言规范开辟了系统建模领域的独特一派1.6.5.3.1. 源自欧盟的一个项目以解决机、电、液等联合仿真的问题1.6.5.3.2. 正是为了系统级的多学科联合仿真而面世1.6.5.3.3. 当时一维建模仿真还并不流行仿真仍然需要采用Abaqus或者ANSYS等相对笨重的三维仿真软件去实现用时非常漫长1.6.5.4. 十年之后基于Modelica语言的软件高速发展并迎来了被并购的高峰1.6.5.4.1. 苏州同元MWorks1.6.5.4.2. 大量面向行业如风机、电动车等Modelica数字模型库如南京远思智能(Simtek)就在开发类似的基础库1.6.5.4.3. 瑞典的Modelon是佼佼者在Modelica模型库方面颇有造诣1.6.6. 对于系统建模仿真而言整个系统和子系统的功能和逻辑将在这里进行模拟仿真以确定是否行得通1.6.6.1. 2020年6月因为突然断供哈尔滨工业大学而走出幕后的美国MATLAB软件正是蹲在这一层的小霸王1.6.6.1.1. 事实上的工程计算标准1.6.7. 国内的华大九天、概伦电子、上海芯和半导体等也开发出了EDA软件1.6.8. 在CAE专业仿真领域有AVEVA的电气仿真IGEXAO流体力学仿真有Fluent、大连英特等的产品1.6.9. 在云端CAE仿真领域则有北京云道智造、适创科技等这样倡导普惠仿真的推动者1.6.10. 系统级仿真可以看成是在零维至一维空间中进行快速建模CAD是在二维至三维空间之中完成几何尺寸的变化CAE则更多是在三维空间甚至四维空间进行更加细微的展示1.6.11. 一类多学科优化的软件能快速连接CAD/CAE软件寻求性能更优的设计参数方案1.6.11.1. 美国Isight1.6.11.1.1. 美国麻省理工学院的一个华人教授创立并在2017年被达索系统收购1.6.11.2. 比利时Optimus1.6.11.2.1. 日本一家工业软件公司收购1.6.12. 加拿大华人创立的Oasis软件在人工智能算法上独树一帜已得到了通用汽车北美汽车厂的高度肯定1.7. 集成研发平台1.7.1. 就是建立一套面向管控设计过程的集成研发环境1.7.2. 要求整个过程中的任务流程、工具、标准规范、数据以及相关联的工程设计数据库等都在一个平台上完成流转而且还要与既有的信息化系统相融合1.7.3. 通过集成平台的应用基本实现了设计过程可控实现了设计活动规范化、工具统一化、数据结构化、过程知识化和效率高效化1.7.4. A380最后被证明是一个失败的客机但它的研发平台却成为空客研发的宠儿1.7.4.1. 后续型号A350能够快速开发出来正是得益于这样的平台2. 验证与确认2.1. VV2.2. “以模型为中心”​取代了传统的“以文档为中心”​2.3. 全过程虚拟验证在右侧山坡2.3.1. 相关的工具被称为验证与确认(VV)软件例如北京安怀信的SimVVer等3. 硬件在环3.1. 实时计算仿真系统RT-LAB则在电力领域长期独占鳌头3.2. 更广泛的控制和仪器仪表测试则主要有美国国家仪器公司(NI)的Labview4. 实时仿真4.1. 实时仿真往往与仿真软件高度绑定4.2. Concurrent公司的实时计算系统iHawk、瑞士Speedgoat等都跟MATLAB密切相关而Speedgoat正是MATLAB所在公司的前员工于2007年初成立的4.3. 工业软件的发展没有不结伴前行的4.3.1. 单独一个MATLAB或许不足为惧但它早已跟其他各种软件、硬件连接成错综复杂的综合体4.3.2. 是企业在更换工业软件时面对的最难问题也是成熟软件在技术之外的更高级壁垒4.4. 以模型驱动的建模仿真与代码生成的软件系统与硬件厂商形成类似当年英特尔微软联盟(Wintel)一样的关系交叉锁定掌控了复杂系统产品的高端开发技术体系和手段4.4.1. 以汽车电控领域为例全球著名的奥地利汽车发动机设计咨询公司李斯特(AVL)不仅提供发动机台架也提供开发测试的CAE软件4.4.2. 再加上德国实时计算设备dSpace一软一硬几乎全面垄断了中国汽车电控正向设计研发技术体系5. 人在回路5.1. 三维实景的路谱由华为公司提供硬件釆模器是Concurrent公司的而软件则是达索系统的Simpack等5.2. 德国VI-grade5.2.1. 一台小的模拟器需要上百万元可以放在办公室里一台多功能的模拟器则达到上亿元需要专门的大厂房6. 物理验证6.1. 一直走到物理验证与模型完全一样的物理样机才开始登场6.2. 向仿制研发往往只需要截取其中的一小段路程甚至主要是在右坡栖息6.3. 工业软件不仅仅是一种工具更是一把量尺标定了正向研发的决心