仿真設計流程精選(九篇)

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第1篇：仿真設計流程范文

關鍵詞： 飛行器設計； 協同設計仿真管理平臺； SIMULIA SLM； 二次開發

中圖分類號： V414.41； TB115.1文獻標志碼： B

0引言

企業競爭力主要體現在創新設計能力方面，企業效益則直接受到產品的質量、周期和成本等要素的影響.設計是一項創造性的活動，主要是根據用戶的需求對產品進行定義.總體設計承擔整個設計過程的組織和協調任務，因此總體能力強弱直接影響產品開發的成敗.飛行器總體設計就是對飛行器系統工程進行科學的技術管理，即創造產品概念、形成總體方案、實施技術協調；建模與仿真技術是保障系統方案的整體優化、協調系統功能設計和實現的關鍵手段.

當前階段，數字化設計技術已在飛行器設計過程中得到眾多應用，但在傳統研發模式下，數字仿真技術還沒有成為核心技術手段和研制流程的標準環節.數字化技術已經加快飛行器設計進程，但許多設計師個人積累的研制經驗、模型和數據尚未得到有效管理，設計知識的傳承還沒有找到有效途徑.數字仿真技術是一項復雜的技術活動，在仿真建模、仿真模型確認和仿真結果評估等環節需要進行嚴格的過程管理，才能得到高質量仿真結果，支持產品設計.飛行器總體設計能力提升、知識積累和復用需要數字仿真技術，實施數字仿真技術需要在技術和資源保障等方面突破具體困難.

數字化設計技術代表當前先進的設計理念，國外在數字化設計技術方面取得很大進展，主要應用領域涉及航天、航空和兵器等.相關研究工作如美國沃特公司建立導彈綜合設計系統[1]，美國軍方建立IHAT系統，集成幾何、氣動、推進、彈道、熱、結構、穩定性與控制和費用指標等 [2]，美國NASA針對新一代運載技術建立AEE設計集成環境[3].

國內亦高度重視數字化設計技術發展，國內諸多企業和研究部門正著手建立一批有代表性的導彈集成設計平臺，如國防科技大學航天與材料學院采用J2EE架構建立導彈系統集成設計通用平臺[45]，西北工業大學航天學院建立導彈總體方案設計系統[67]等.

本文針對復雜環境下高超聲速飛行器總體設計集成度高、結構復雜、開發周期長和試驗成本巨大等特點，通過二次開發，應用SIMULIA SLM系統構建飛行器協同設計仿真管理平臺，基本實現飛行器總體方案數字化設計仿真、設計知識的積累和復用，為飛行器總體設計人員提供專業化設計、仿真分析和數據管理工具，研究成果對企業協同設計仿真管理平臺的構建具有一定的參考價值.

1平臺架構

高超聲速飛行器協同設計仿真管理平臺的架構見圖1，分為基礎資源層、平臺服務層、仿真應用層、設計應用層和平臺門戶層等5層.

2平臺實現

為實現平臺框架中提到的各項功能，需要基于成熟的仿真數據管理平臺框架軟件進行二次開發，本文選擇SIMULIA SLM系統作為基礎框架軟件進行二次開發.

圖 1平臺架構

2.1平臺門戶層

各專業設計師與仿真工程師可通過統一的門戶界面登錄，在統一平臺網絡環境中完成從預研論證、方案設計到工程設計等業務所需的飛行器全研制周期數字化設計仿真工作.系統客戶端包括總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的人機交互操作界面.具體講，根據型號研制現狀，通過定制開發方式，平臺門戶層提供IE風格的、支持插件的滿足不同設計階段、不同設計人員的人機交互界面.

平臺登錄界面見圖2.

圖 2平臺登錄界面

2.2設計應用層

設計應用層主要由總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的專業快速設計系統組成.設計能力單元是按照飛行器研制流程工作需求組織的小規模多專業協同設計環境.專業快速設計系統是按照型號作業需求、利用作業流程組織的單專業數字化設計系統.專業的通用分析流程是專業設計經驗積累、抽取、分解、標準化、組合配置串接出的復雜設計過程，數據、工具、過程與人員相互獨立，通過接口定制形成設計數據流，用標準過程形式封裝各類分析軟件（商業軟件和自編程序）形成技術支撐能力；通過計算過程自動化降低人員數量需求、人機交互補充系統智能處理水平，形成能力驅動型的研發模式.具體講，根據型號研制現狀，通過定制開發，設計師在人機交互界面上完成設計數據輸入、查看設計結果輸出、反饋設計決策和獲得設計幫助支持等.

2.3仿真應用層

仿真應用層主要由總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的仿真系統組成，主要工作有：（1）將標準的自動化程度高的有精度保障的仿真流程添加界面，封裝成設計流程，供型號設計師使用.（2）將標準的有一定技術成熟度的仿真流程作為分析模版，供專業仿真工程師使用.（3）將企業共享的仿真工具、經驗參數、專業模型和分析模版作為技術資源，供平臺上的專業研究師使用，創建作業分析流程.

仿真應用層作為能力培養單位，具有仿真項目管理、專業知識管理、IT技術支持、仿真業務審核和仿真共享空間等交互工作界面.具體講，根據企業技術積累現狀和專業發展能力水平，通過二次開發定制，仿真應用層能建立滿足產品研發所需的數字化仿真環境.

2.4平臺服務層

平臺服務層將實現對企業現有的知識數據、專業模型、分析流程、專業工具和IT工具等進行有效的配置管理，通過IT技術能力有效實施系統工程思想的管理方法，在數據集成管理、工具集成及過程自動化、系統協同仿真和穩健性優化等信息處理能力方面通過大幅提高數據交互效率和質量、仿真計算效率和數據處理能力、豐富決策手段和其科學性，最終實現設計人員的工作效率提高、研發周期縮短、設計質量提升的目的.平臺服務層是數字仿真管理平臺建設的核心基礎條件，需要專業仿真數據管理平臺框架軟件的支持.

2.5基礎資源層

基礎資源層將產品研發中積累、總結、歸納所形成的產品設計經驗，軟件分析工具，硬件計算設備等進行有效的共享管理；分類存儲和積累產品設計數據有利于設計信息的匯總、設計知識的提煉和設計幫助的實時支持；共享軟硬件技術資源并通過與資源管理和調度系統的集成，能為全體設計人員提供高性能計算資源，提高設計效率和可靠性，提高投資的效益.基礎資源層中的技術元素需要專業數據庫系統等資源支持，接受平臺管理層的調度和管理.

3應用實例

以方案階段導彈典型設計參數的優化和仿真驗證為目標，將總體、彈道、氣動和結構等專業的仿真過程集成于數字仿真管理平臺，初步實現各專業的設計仿真工作的流程化.通過流程的運行考核數字仿真管理平臺的數據管理、任務管理和流程管理功能.相關應用成果見圖3～5.

圖 3飛行器總體參數初步設計圖 4氣動設計仿真

圖 5結構設計仿真

通過某型號方案設計仿真在平臺中的應用，實現導彈方案階段設計仿真工作的流程化，形成6大業務流程和21個仿真流程，實現設計方法的靈活調用、積累、復用和更新；通過平臺化的數據流轉和管理實現專業間數據流轉、過程數據版本的規范化管理和數據引用的可追溯性；通過4個專業應用驗證數字仿真管理平臺的基本功能；驗證知識積累和復用機制的可行性；驗證業務流程模型的提煉和仿真過程的組織符合型號研制的工作實際.

4結束語

將SIMULIA SLM系統作為基礎框架軟件進行二次開發，構建飛行器總體協同設計仿真管理平臺的雛形，并得到初步應用.研究成果對企業仿真數據管理平臺的構建具有一定的參考價值.

雖然數字化仿真技術已經應用于產品全生命周期的各階段，并取得顯著效果，很多企業越來越認識到仿真數據管理的重要性和必要性，但是構建企業級的仿真數據管理平臺仍面臨著許多挑戰.

（1）目前，市場上的商用仿真數據管理軟件都還處于發展和完善階段，并且仿真數據管理平臺需要根據企業自身的需求進行大量的定制開發和實施工作；

（2）結合定制開發，企業自身業務流程、仿真流程的梳理是1個不斷迭代的過程，需要專業級主任設計師長期不懈的努力；

（3）需要企業進行仿真數據、經驗知識的積累，并使仿真應用規范化、標準化；

（4）仿真工具的開放性和易集成性對仿真數據管理平臺的構建也有至關重要的影響.

因此，構建真正的能適應企業自身需求發展的數字仿真管理平臺還需要整體規劃、分布實施，本文所完成的工作只是萬里邁出的第一步.參考文獻：

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[2]BAKER M L， MUNSON M J， HOPPUS G W， et al. The integrated hypersonic aeromechanics tool[C]//Proc 10th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Anal and Optimization Conf， AIAA20044565， New York， 2004.

[3]MONELL D， VERHAGE M， KAM J V， et al. The advanced engineering environment project for NASA’s next generation launch technologies program[C]//Proc AIAA 42nd Aerospace Sciences Meeting， AIAA20040202， Reno， 2004.

[4]陳敏， 張為華， 戴金海. 導彈系統集成設計通用平臺及關鍵技術[J]. 彈箭與制導學報， 2008， 28（2）： 15.

[5]李國正， 陳敏， 張為華. 動態可擴充的導彈集成設計平臺及其關鍵技術研究[J]. 彈箭與制導學報， 2008， 28（5）： 1418.

第2篇：仿真設計流程范文

關鍵詞： 模擬分析； 數據管理； CAE模板

中圖分類號： TP392文獻標志碼： B

0引言

中國第一汽車股份有限公司（簡稱一汽）技術中心承擔一汽集團商用車產品、乘用車產品及發動機、變速箱、車身和汽車電子等重要總成的自主研發任務，在國內最早將CAE技術用于汽車產品自主研發.經過二十多年的發展，CAE技術已經在一汽技術中心的產品開發中得到廣泛應用，發揮重要作用，形成基礎部、車身部和發動機部等多支數百人、實踐經驗豐富的CAE仿真分析團隊，涉及的領域涵蓋商用車和乘用車的發動機、底盤、車身和整車等，囊括整車多體動力學分析（平順性和操縱穩定性仿真、懸架性能、中低頻振動、動力性和經濟性等）、車身安全和結構分析（碰撞和安全性、車身模態、強度和剛度分析等）、整車及發動機CFD分析（發動機冷卻系統、機艙流動分析、氣缸內流動燃燒分析、整車空氣動力學分析、空調系統分析和氣動噪聲分析等）和結構分析（缸體、缸蓋有限元分析，發動機懸置托架拓撲優化和疲勞耐久性分析等）以及涉及單學科和多學科的優化分析等.

經過多年投入，相關的軟、硬件設施得到完善，與產品設計體系、試驗驗證體系一道，成為產品開發的重要支撐.CAE的重要性、有效性得到廣泛認同，形成較為完整并經實踐驗證可行的一套分析流程和規范.隨著產品性能要求的不斷提升和新技術、新方法的應用，技術中心CAE專家和部門也在不斷對其進行更新和修訂，保證CAE技術對設計的指導作用.在長期的分析實踐中，積累了大量的CAE分析模型、數據、結果、報告及與相關的試驗數據.

技術中心十分強調CAE工程師與設計師、試驗工程師的協作，CAE工程師隸屬于各個專業科室，除結構分析外，沒有專門的計算分析科室.這種組織結構有利于CAE工程師與設計師的交流，有利于對問題的準確理解和定義，也有利于向設計師準確地解釋分析結果.

隨著業務規模的發展，技術中心CAE應用也體現出不足，主要體現在以下幾方面：

（1）知識和數據管理.大量的仿真分析數據存儲于個人計算機上，沒有統一存儲和按項目及數據屬性分類歸檔，難以檢索，難以共享和重復利用；仿真分析數據目前的存儲和管理方式造成部門之間信息共享困難，部門之間信息和數據溝通效率低；雖積累了大量的各學科分析流程經驗，但沒有系統地總結和梳理，缺乏標準化、規范化和文檔化，難以有效推廣利用，仿真分析結果的一致性難以保證；向新員工傳授已有仿真分析經驗的過程較慢，不利于新員工的快速成長.

（2）項目支撐.對于大的車型或總成研發項目，多個部門人員參與并產生眾多分析任務，缺乏對分析任務進展和結果進行監控的方便方式；缺少支持項目經理充分利用CAE工具的環境和平臺.

（3）效率和資源.重復工作占用大量人力資源，骨干人員深陷常規分析任務，影響其在新方法、新技術研究方面投入精力，不利于專業長遠發展；CAE相關軟、硬件資源的應用效率得不到統計評估.

基于上述情況，有必要建立支撐仿真數據及知識管理的IT系統.

1需求分析與系統設計

1.1總體目標

若想改變技術中心CAE工作的現狀，需建立企業級的CAE數據及知識管理平臺.從技術中心的研發特點和現狀出發，充分體現和溶入技術中心在長期的CAE實踐中取得的成果、經驗和規范，形成一個基于成熟CAE系統架構的企業級協同仿真平臺.該平臺將仿真知識（數據）管理、仿真流程管理及權限和分析任務管理等功能融于一體，建立并不斷積累技術中心仿真分析知識庫，實現CAE項目質量監控，促進技術中心的CAE應用，從而支持企業的產品研發和創新工作.同時，借鑒國外同行的CAE分析發展成熟的實踐經驗，快速提高和完善CAE能力以協助自主研發能力的提高.

系統目標：

（1）CAE數據及知識的管理、積累和重用.

（2）項目質量保障，規范CAE活動、有效支持產品開發項目、實現CAE分析的工程價值.

1.2系統設計思路

技術中心CAE數據及知識管理系統基于SimManager R3.1 產品框架實現，該產品框架包括仿真數據和流程管理的基本功能.CAE數據及知識管理系統的功能在該產品框架基礎上通過配置和開發實現.這種方式有助于縮短開發時間、降低項目風險，并保證系統運行的穩定性和擴展性.

在系統體系架構設計方面，構建中心級仿真數據及知識管理平臺框架+各科室專業仿真流程的設計方式.中心級的仿真數據及知識管理平臺框架涵蓋系統及各專業通用的功能，如公共數據維護、外部系統接口、數據版本控制及變更、報告自動生成、知識重用和仿真業務流程等，該框架在比較長的時期內保持穩定.各個專業的分析流程隨著CAE技術和手段的不斷完善逐步擴展和豐富.成熟和規范的專業流程可以通過自動化的方式在系統中使用，提高工作效率；相對不成熟的分析流程可以通過數據的版本控制功能按照存儲數據規范將仿真數據保存到平臺數據庫，不影響數據和知識的積累.中心框架和專業學科見圖1.

整體功能架構包括中心級CAE管理模塊、各專業學科功能模塊和外部系統集成接口模塊3個部分.

中心級CAE管理模塊包括在SimManager 產品基礎上建立CAE數據及知識管理模塊、項目質量監控模塊和業務流程管理模塊等.SimManager 產品包括基礎數據管理模塊、基礎流程管理模塊、基礎權限管理模塊、集成客戶端模塊和數據庫接口模塊等.在基礎功能模塊的基礎上通過開發和配置建立中心級CAE數據及知識管理系統的架構，該架構保持穩定性，滿足技術中心目前及未來發展的需要.

各專業學科，包括安全學科、多體動力學學科、CFD學科、NVH學科、結構與耐久性學科和工藝仿真學科等都需要使用CAE數據及知識管理系統，并且將來可以向其他學科擴展.其中安全學科、多體動力學學科和CFD學科等有超出中心級模塊的需求，需要針對本學科進行功能開發.其他學科的需求由中心級的模塊功能涵蓋.

外部系統集成接口模塊提供外部系統集成接口，包括從信息網提取人員信息（通過中間格式文件），并預留高性能計算系統接口.

CAE數據及知識管理系統支持各種角色從客戶端（B/S架構客戶端）以自己的權限在系統中進行工作，系統支持技術中心用戶異地訪問和使用.

1.4CAE知識管理和重用

CAE數據及知識管理系統實現CAE知識的管理和重用，CAE知識表現在：（1）評價參數；（2）分析報告；（3）分析過程數據，設計模型，網格模型，設計輸入條件，分析模型，求解文件，原始結果和關鍵結果等；（4）分析規范，包括分析流程規范、分析相關材料數據、標準模型和二次開發工具等.

這些CAE知識通過CAE任務模板、自動化流程和分類保存的CAE數據模型等方式實現管理并重用.

1.5數據庫設計

數據庫設計決定系統存儲數據的規范，是整個系統運行的基礎.CAE數據及知識管理系統的數據庫設計在SimManager產品已經構建的數據庫設計基礎之上，通過配置和開發以滿足CAE集成平臺的業務需要.

面向CAE分析業務的相關數據類型，涉及前處理、求解、后處理和其他分析業務等.在此基礎上，CAE集成平臺根據平臺業務需要增加平臺自有的數據類型，其關系見圖3，圖中箭頭表示“繼承自”的關系.

1.6流程和權限管理

基于SimManager的CAE數據及知識管理系統的流程管理步驟：（1）詳細分析和梳理用戶流程及調研結果；（2）定義、規劃數據模型，定義流程中的數據模型；（3）定義、規劃流程動作，定義流程動作的輸入、輸出；（4）配置數據模型；（5）流程動作相關配置或開發；（6）如果有隊列系統，考慮隊列系統的集成.

CAE數據及知識管理系統中的用戶權限管理是通過基礎運行框架SimManager的權限訪問系統中角色（Role）、域/項目（Domain/Project）和數據級別（Release Level）等來綜合實現的.具體為：（1）對數據的權限，包括對數據的讀、寫、刪除、流程執行、數據等級提升、數據等級降低、流程的終止和更改數據所有者等；（2）流程權限，系統根據角色的不同，對流程功能進行分配，包括普通用戶流程、審計管理流程、系統管理功能和安全管理功能等.在CAE數據及知識管理系統中，通過角色和數據級別等方式，實現對用戶的權限控制.例如，項目中包括哪些人員，哪些人員為管理者、哪些為分析項目負責人，一旦具有相應的角色和權限，即可以訪問相應的數據，進行相應的操作.

2系統實施

2.1系統架構定義

CAE數據及知識管理系統的部署結構見圖4.包括：（1）客戶端/本地機，用戶主要通過瀏覽器訪問CAE數據及知識管理系統網絡平臺；（2）SimManager網絡應用服務器為一立的服務器；（3）數據庫采用用戶目前使用的Oracle數據庫系統；（4）文件存儲服務器直接mount到SimManager服務器端；（5）SimManager和應用軟件的License通過Flexm等方式安裝在License服務器上.專業科室的專業工具軟件的License平臺不做通用管理，但是需要保證在需要軟件許可時能夠訪問對應的License服務器.

訪問與集成方式有兩種：（1）客戶端/本地機以http方式訪問SimManager網絡應用服務器，在本地機上應安裝有JRE環境；（2）SimManager平臺以JDBC方式訪問數據庫，對數據庫的訪問為開箱即用功能，只需在數據庫中創建數據庫實例即可，部署完成即可使用.

2.2系統數據模型構建

充分利用SimManager產品自帶的數據模型，結合技術中心的實際仿真業務需要，對數據模型進行構建.基于簡潔實用的原則，構建以下數據模型：

（1）CAE任務模板.一個CAE任務模板代表一個標準的分析類型，在CAE任務模板上附屬相關分類屬性、仿真數據歸檔規范、評價參數、應用工具和報告模板等文檔.CAE任務模板作為仿真分析工作實施、仿真數據入庫保存和創建CAE任務的依據.各專業必須對CAE相關的分析類型進行梳理和歸納，建立標準的CAE任務模板.

（2）項目.與技術中心項目管理系統的項目相一致，對應實際的研發項目.可以在系統中創建或者從項目管理系統中導入.

（3）任務.CAE任務作為在項目中實例化的CAE任務模板，可以作為分配給CAE工程師的最小的工作單元.

（4）方案.即附屬于一個任務的分析方案，在一個任務下，設計師可以提交多個輪次多個設計方案作為輸入供CAE工程師進行分析，CAE工程師也可以自己創建方案并進行分析.一個方案包括一系列的分析數據，如評價參數、設計模型、網格模型、設計輸入條件、分析模型、原始結果、關鍵結果和分析報告等，這些分析數據依據相應的CAE任務模板的規范保存.

在CAE數據及知識管理系統中，充分考慮仿真數據分類和查看，用戶可以從項目、學科和產品節點等視角查看相關仿真數據.

2.3CAE知識管理和項目質量保障

在CAE知識管理和項目質量保障方面，系統借助以下技術措施和應用來實現需求：（1）CAE仿真數據的分類；（2）項目、學科和產品視角的數據查看；（3）對標歷史數據，用于對比當前方案與同類歷史方案的同類參數，協助分析任務判斷當前方案的優劣，同時幫助分析隨著年代的推移，各個參數的變化趨勢；（4）評價參數跟蹤，用于在一個任務進行過程中，方案的評價參數隨著迭代逐步變化的情況；（5）評價參數分類滿足情況統計，將所有模板的設計相關的評價參數按照標準分類，評估在一個項目、任務或某產品節點的相關設計和相關評價參數對各個分類的滿足情況.

2.4與其他系統集成

與CAE數據及知識管理平臺相關聯的系統包括中心信息網、各專業室求解服務器隊列系統和項目管理系統等.

CAE數據及知識管理系統的人員信息來自于技術中心OA網，CAE管理系統集成隊列系統MSC.Analysis Manager/PBS，實現求解任務的遠程提交和監控.系統的項目信息和項目管理系統保持一致，可以導入也可以在系統中直接創建.

3仿真分析自動化

在系統中集成仿真軟件，尤其是CFD模塊和安全模塊，相關流程緊密結合在系統中，實現仿真過程的自動化，提高效率.

SimManager提供服務器端（SSAE）和客戶端（CSAE）兩種運行方式封裝應用軟件.服務器端運行方式應用軟件安裝在服務器端，用戶無交互運行；客戶端運行方式應用軟件安裝在客戶端，用戶通過瀏覽器登陸到SimManager服務器，執行相應的流程，SimManager調用相應的應用程序，用戶以交互式或自動方式來執行應用程序.

SimManager將工具軟件封裝在流程中，有兩種運行方式：（1）交互式，SimManager將應用軟件啟動，用戶在軟件中操作完成相應的任務工作；（2）自動式，SimManager將應用軟件啟動，根據提供的腳本模板自動完成相應的工作.

3.1氣道CFD分析自動化

為方便在氣道設計過程中及時根據氣道穩態CFD模擬分析結果指導氣道3D模型的設計，同時對氣道模擬分析過程規范化，開發嵌入到CAE平臺中的氣道自動分析流程模塊，自動分析過程見圖5.

仿真規范管理是對安全仿真分析所涉及的相關技術準備文件、過程文件、接過文件和仿真方法等相關的規范文件進行明確定義及編寫，并在系統開發過程中進行固化，指導實際的仿真分析工作，主要包括：（1）材料名稱命名規范；（2）截面特性名稱命名規范；（3）焊點文件編寫規范；（4）車身總成命名規范；（5）所有相關文件的命名規范；（6）各分析模版的計算分析規范；（7）關鍵結果提取規范；（8）自動化報告生成規范.

第3篇：仿真設計流程范文

（上海飛機設計研究院國家重點實驗室，中國 上海 201210）

【摘　要】航電全數字仿真在航電系統性能的確認及驗證（V&V）流程中有著重要的作用，有助于進行早期評估以優化所有資源的使用，減少開發時間。研究了航電全數字仿真平臺的軟硬件實現，并利用研究成果搭建了航電系統全數字仿真平臺，該平臺可用于對航電系統需求進行確認。

關鍵詞 全數字仿真；航電系統；需求確認

Research on Avionics Full Digital Simulation Platform

WANG Ya-jie

(State Key Laboratory, Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China)

【Abstract】Avionics digital simulation is important in the validation of avionics system and in the process of .V&V, it help optimalize the resource and decrease the develop time on the early stage. This paper focus on the realization of the avionics digital platform, this platform can do the validation of avionics system.

【Key words】Full digital system；Avionics system；Requirement validation

0　引言

航電全數字仿真在航電系統性能的確認及驗證（V&V）流程中有著重要的作用，在航電設計的早期階段，通過模型及仿真的方式進行系統可行性分析、驗證，有助于進行早期評估以優化所有資源的使用，能在短時間內檢驗構型變化，從而減少開發時間。

本文所研究的航電全數字仿真平臺主要包括主仿真系統和上位機仿真監控軟件、建模相關軟件等。在數字仿真階段，模型之間通過反射內存網或以太網交換數據，各仿真節點可自由配置航電模型。考慮后續向半物理仿真測試的要求，主仿真系統要具備高度可復用性，預留與前端設備的數據接口，并且在不修改已開發的仿真模型基礎上，順利實現全數字仿真向半物理仿真的過渡。上位機軟件提供程控開關，實現模型和配線的同時切換，便于真實設備接入仿真網絡。

1　系統整體網絡拓撲結構

航電全數字仿真系統采用上下位機結構形式。上位機主要運行仿真建模及仿真試驗的應用軟件，如Rhapsody、實時仿真過程的監控軟件、數據模型管理平臺等。上位機采用普通PC機，Windows操作系統。下位機采用工業控制計算機，PCI總線形式。在實時內核的調度下運行多任務的航電系統的仿真模型，通過反射內存網或以太網模擬各分系統間的數據鏈路，并響應上位機的命令，實現數據上傳與下載。仿真監控計算機與實時仿真節點通過以太網進行連接，它們之間的通訊是通過TCP/IP協議，仿真監控計算機與實時仿真節點通過以太網主要是傳輸監控軟件發給實時節點的指令；實時仿真節點之間的數據通訊是通過反射內存網或以太網，模擬航電系統各模塊間的數據通訊，仿真監控計算機對反射內存網上傳輸的數據進行監控。航電全數字仿真平臺網絡拓撲結構見圖1。

2　系統工作流程圖

航電全數字仿真平臺的工作流程圖如圖2所示。數據模型管理平臺導入系統ICD數據，設計仿真網絡和硬件信息，導出Rhapsody模型的ICD數據和打包、解包算法。Rhapsody設計航電系統的狀態圖，進行全數字仿真。在數據模型管理平臺描述航電系統數據的實際物理形式。最后導出航電系統的實時仿真Rhapsody模型。實時模型與全數字模型融合生成，最終的實時仿真模型。通過Rhapsody將導出Rhapsody模型編譯為可執行仿真程序。監控軟件下載實時仿真模型，并且監控運在嵌入式系統的實時模型的變量。同時監控軟件可以將實時仿真的模型的數據保存到本地數據庫中，仿真結束后可以解析回放記錄的數據。

3　實時系統設計

實時操作系統VxWorks開發是整個航電全數字仿真平臺的基礎和核心。VxWorks鏡像的制作和VxWorks應用程序的開發是下位機實時系統的主要工作。

3.1　VxWorks鏡像制作

VxWorks鏡像成生可以通過Tornado建立一個bootable工程，并對VxWorks的內核進行裁減，裁剪過程如圖3所示。裁剪結束后需要對romInit.s、romStart.c、sysAlib.s、sysLib.c等文件進行修改，滿足場景要求。

3.2　VxWorks應用程序的開發

VxWorks應用程序開發包括檢測下位機PCI設備、下位機IP地址配置、PCI板卡驅動程序設計等，本文以PCI板卡驅動程序設計為例說明開發過程。在VxWorks中以太網、串行設備的驅動開發與普通的PCI板卡的開發有很大的不同，具體的開發過程如圖4所示。

4　結束語

本文研究了航電全數字仿真平臺的軟硬件實現，并利用研究成果搭建了航電系統全數字仿真平臺，該全數字仿真平臺可以用于航電系統設計早期對航電系統的需求進行確認，以期在航電系統設計早期盡早對系統的可用性和完整性進行測試，減少開發時間，符合確認及驗證（V&V）流程。

參考文獻

［1］余修端,孫秀霞,秦碩.全數字通用飛行仿真平臺的設計與實現[J].計算機工程,2008,34(17):263-265.

［2］敖情波,楊志勇,杜明鮮,等.一種通用的仿真平臺的設計[J].中國集成電路,2009.11(126):45-50.

［3］郭曉燕,汪亞杰.航電全數字仿真技術研究[J].科技創新導報,2011,30.

［4］王金波.基于故障注入的嵌入式軟件安全性測試框架及實現[J].計算機應用研究,2012,29(8):2994-2295.

第4篇：仿真設計流程范文

【關鍵詞】ERP沙盤 集團化 仿真系統

一、引言

現有的ERP沙盤模擬課程以及配套的ERP仿真系統是基于單個企業的流程仿真，包括仿真企業的組織結構模型、業務流程模型、作業流程建模、流程仿真優化。然而在實際教學過程中，一旦某個模擬企業經營不善則面臨破產。但為了能讓破產的模擬企業能夠繼續參與運營，需要由授課教師向企業注資，而注資后的企業在后續運營過程中又會對其他企業產生負面影響。為了解決上述問題，本課題擬對在ERP企業內部流程仿真模擬的基礎上，將購買法應用于非同一控制下的集團企業并購中，設計并實現了一套基于集團化的企業ERP仿真系統。

二、支持企業并購的集團企業ERP仿真模擬系統

（一）基于Comet的HTTP長連接實現消息推送機制。

COMET使用了客戶端（Web瀏覽器，使用XMLHttpRequest）和服務器之間的持久連接。

這種機制解決了系統的性能要求，每當一個消息需要發送到客戶端，如果客戶端的一個持久連接是開放的，客戶端應該立刻收到它而幾乎沒有延遲。如果客戶端需要將消息發送給服務器，可以使用非持久連接，服務器處理完后立即返回。

（二）基于序列化對象的對象關系數據庫設計。

集團企業ERP仿真軟件的數據庫由40余張表構成，其主體部分如圖2所示。其中小組盤面信息和操作數據均通過序列化對象進行存儲。特別是操作數據實現了面向對象的多態數據存儲。

基于序列化對象的對象關系數據庫設計主要包括兩部分，一部分為數據庫設計，在關系數據庫平臺上通過存儲序列化對象實現了對象關系數據的存儲。另外一部分是通過應用程序中的業務邏輯代碼實現了對象序列化和反序列化操作。

集團企業ERP仿真軟件的數據庫由40余張表構成，其中小組盤面信息和操作數據均通過序列化對象進行存儲。特別是操作數據實現了面向對象的多態數據存儲。

（三）集團企業ERP仿真軟件的架構設計。

2.基于Command模式的命令架構

仿真企業的每項操作在設計之初均有條件的允許“撤銷”，以便在企業誤操作時可以撤銷因誤操作造成的影響，因此，系統在設計上采用了設計模式中的Command模式架構。

三、總結

集團化的企業ERP仿真模擬系統可以直接進行軟件銷售或是經過改造開發出針對高校教學的實訓產品或其它產品銷售。另外基于Comet的HTTP長連接的消息推送機制也可以作為中間件銷售，可以嵌入到其它產品中為其提供即時消息服務。這將會取得很好的經濟效應。

參考文獻：

[1]梁文菲， 黃厚寬. 對象/關系映射技術與面向對象數據庫技術比較分析.中國科技信息， 2006，（21）.

第5篇：仿真設計流程范文

針對工程師缺乏有限元知識成為許多廠家成功應用沖壓CAE軟件的障礙的問題，以汽車翼子板為例，詳細介紹JSTAMP/NV的沖壓仿真模板定制功能.該功能使工程師在缺乏有限元知識的情況下能成熟應用沖壓仿真技術.

關鍵詞：

JSTAMP/NV； 模板定制； 沖壓仿真； 汽車； 翼子板

中圖分類號： TG386； TB115.7

文獻標志碼： B

0引言

隨著有限元技術的日益普及，沖壓仿真技術已被越來越多的模具和沖壓廠商重視.在引入沖壓仿真軟件的同時，各廠商需要面對一個難題，即工程師缺乏有限元知識，不能有效地利用仿真軟件并進行合理的參數設置.各個軟件提供商針對該問題都有不同的應對方案，本文介紹的JSOL公司沖壓仿真軟件JSTAMP/NV即可簡單、有效地提供模板定制功能.

1模板定制功能概述

所謂模板定制，即通過在原有默認仿真參數的基礎上，或根據實際需要進一步優化參數，進而設定相應的仿真工序流程，然后將上述所有設定保存為模板.①在下次碰到類似工藝方案的零件時，即可直接套用模板，而不必再次設定工藝流程和仿真參數，大大提升仿真工作效率并可以繼承前人的仿真經驗，降低應用沖壓仿真技術的門檻，使新人也可快速上手JSTAMP/NV仿真軟件，實現沖壓仿真的流程化和標準化.

2汽車翼子板模板定制的應用實例

為具體地介紹模板定制功能，本文通過對汽車翼子板的仿真參數和工藝流程進行模板設定，以實現不同的仿真目標，如快速計算、標準計算和精確計算等.

2.1工藝方案和參數設置概述

根據翼子板的CAD數據以及實際生產中的工藝設置要求，仿真分析工序流程見圖1，其中，自重分析和拉延前的板料夾持為仿真工序.由于考慮板料自重和夾緊過程中產生的應力應變問題，故單獨提取出來作為一個仿真工序.

在產品研發的不同階段，仿真的目的不同，仿真參數的設置也不同：在產品設計的初級階段時，為快速評估產品的可成形性，仿真參數應以快速為首要目標進行設置，以減少分析時間、提升產品設計質量；在模具制造開始的前期，須對工藝數模進行精確的仿真評估，此時的仿真參數就要以仿真的高精度為目標，確保模具制造的高精度，減少試模和返修成本②.這些仿真參數包括拉深速度、單元類型、摩擦因數、坯料網格大小和質量縮放等，根據不同的仿真目的，對上述仿真參數進行設定即可完成模板定制.

第6篇：仿真設計流程范文

中圖分類號：TP391.9 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2014）13-0173-02

航空貨運站內處理貨物類型多，流程復雜，時效性強，其設計過程是一項復雜的系統工程。本文針對貨運站的作業特點，結合仿真設計理念，研究航空貨運站仿真設計模型的建立過程，并初步探討其參數化模型原理。

1.航空貨運的作業流程

1.1出港流程

出港貨物車輛站臺卸貨，貨物將首先進行清點、登記、稱重、X光檢查，安檢合格后，進行組合作業，完成組合的集裝貨進行復重、掛吊牌作業，而后進入立體存儲，根據航班起飛指令進行編組等待。

1.2進港流程

進港貨物運至貨運站空側，經數量清點和信息錄入，而后送至分解工作臺分解、清點、錄入，分解完的散貨送至散貨暫存區短期存儲。依據貨代或貨主提貨申請，送至陸側交接區裝車。

1.3中轉流程

中轉貨物在空側交接完畢后，送至進港貨運站，完成分解、理貨作業并暫存于對應的中轉作業區，后送至出港貨運站再次出港。

2.航空貨運站作業特點與仿真需求

2.1生產的間斷性

航空貨運站作業通常是不連續、間斷性的。這就決定了在運行仿真模型時應采取分段分時仿真，仿真時刻為完成客戶最后一票貨單，并將所有的進出港作業都完成。航空貨運站仿真模型屬于終止型仿真，而不屬于穩態型仿真。

2.2生產任務的不平衡性

生產任務的不平衡性主要表現在：時間上的不平衡性；日貨物處理量的不平衡性；收發貨作業量與組合分解作業量的不平衡性等。這種不平衡性造成了存儲容量、輸送設備、組合分解設備、暫存區以及作業人員方面的不平衡。某些造成航空貨運站生產任務的不平衡性的因素是客觀存在的，可以通過改善作業方法和流程來適應這種不平衡性。通過仿真模型，應用不同的設備調度策略和作業計劃，在生產任務不平衡的情況下，來驗證該策略和作業計劃對設備利用率和系統效率的影響。

2.3生產任務的集中性

在生產過程中，訂單處理、安檢暫存、集裝貨存儲搬運這幾個作業基本是同時進行的。因此，航空貨運站整個作業流程規劃、設備配置、區域劃分和設置、人員數量和構成等其他參數是否可以滿足高峰使用需求，需要經過仿真模型運行后得以準確評價。另一方面，仿真模型也對設備使用情況、人員需求情況進行分析和評價，并評價系統的作業能力。

3.航空貨運站仿真模型的建立

3.1模塊化建模的基本原理

根據模塊化設計思想的基本原理和方法，將航空貨運站按照一定的原則，劃分為若干個模塊模型，這些模塊具有一定的獨立性，可在不同計算機上進行仿真模型開發和運行；同時通過對各個模塊之間的接口或參數進行定義，將不同模塊在同一臺計算機上連接成一個完整的模型，進行整個復雜系統的仿真模型運行。

3.2模塊模型劃分的原則

（1）按照物理平面或空間布局來劃分模塊模型；

（2）按照功能要求來劃分模塊模型；

（3）按照關鍵作業設備來劃分模塊模型。

3.3航空貨運站仿真模型

結合層次分析理論，航空貨運站可按照“系統層―子系統層―模塊層―單元層―參數層” 建立仿真模型。模塊層是完成特定獨立功能的單元集合，單元層是仿真建模的最小單元。

航空貨運站仿真模型可劃分為以下模塊：

（1）站臺模塊。進出港陸側車輛到指定站臺交接貨，使用叉車搬運或人工搬運方式，將暫存區的貨物裝卸上車。涉及單元：人工搬運單元、叉車搬運單元、散貨暫存單元。

（2）安檢模塊。經站臺收貨的散貨送至X光機安檢、稱重，合格貨物經過叉車搬運，送至散貨暫存區域等待組合，安檢不合格貨物退回。涉及單元：X光機單元、稱重單元、叉車搬運單元、散貨暫存單元。

（3）散貨搬運模塊。進出港貨物通過上一模塊單元處理后，使用人工搬運或叉車搬運方式，按照系統約定路線和邏輯，將貨物送至下一個模塊單元。涉及單元：叉車搬運單元。

（4）海關查驗模塊。出港貨物進過安檢模塊、進港貨物進過分解組合模塊后，一定比例送至海關查驗。查驗合格貨物送至下一模塊，不合格貨物送至海關暫扣區。涉及單元：叉車搬運單元、叉車貨架單元、散貨暫存單元。

（5）散貨存儲模塊。對于在站時間較長的散貨以及安檢、海關暫扣的貨物，需送至散貨存儲模塊處理。涉及單元：叉車搬運單元、叉車貨架單元、散貨存儲單元。

（6）中轉模塊。中轉貨物包括散貨和集裝貨兩種。進港需中轉貨物經過集裝貨搬運模塊或組合分解模塊后，送至中轉模塊，等待再一次出港。涉及單元：叉車搬運單元、ETV單元、散貨存儲單元、集裝貨存儲單元。

（7）組合分解模塊。出港貨物經過安檢模塊、散貨暫存模塊，進港貨物經過集裝貨存儲模塊、集裝貨搬運模塊后送至組合分解模塊，進行散貨/集裝貨的組合分解工作。涉及單元：組合分解單元、輥道臺輸送單元。

（8）集裝貨搬運模塊。出港貨物經過組合分解模塊、進港貨物經過集裝貨存儲模塊后送至集裝貨搬運模塊，按照系統約定路線和邏輯，送至下一個處理模塊。涉及單元：TV單元、輥道臺輸送單元。

（9）集裝貨存儲模塊。對于在站時間較長的進出港集裝貨，送至集裝貨存儲模塊處理。涉及單元：TV單元、ETV單元、輥道臺輸送單元。

（10）集裝貨直通模塊。對于不需要經過貨運站組合分解、安檢模塊的直通貨物，送至集裝貨直通模塊處理。涉及單元：集裝貨暫存單元、ETV單元、輥道臺輸送單元。

4.航空貨運站仿真參數化模型

在建立參數化模型時，一般可從三個方面對系統進行描述，即幾何屬性、動作屬性和系統屬性。航空貨運站中任何單元的幾何屬性都可由基本的尺寸和位置參數定義。可得參數方程：

G（P，S）=P（x，y，z）+S（l，w，h）

式中： G―幾何屬性；P―位置參數；S―尺寸參數。

對于單元還要定義它的動作屬性，動作屬性可分成兩類：運動參數和保障參數。可得參數方程：

V（M，R）=M（s，a）+W（p）

式中：V―動作屬性；M―運動參數；W―保障參數；

仿真單元的系統屬性也包括兩個方面：約束參數和能力參數。可得參數方程：

A（Q，E）=Q（t）+E（t）

式中：A―系統屬性；M―約束參數；W―能力參數；

利用這三類屬性，經過適當的簡化和抽象，對仿真模型中“單元層”元素依次定義，就能描述航空貨運站整個系統。

5.結語

參數化的航空貨運站仿真設計，是提升此類復雜系統工程設計的重要手段，一方面可客觀驗證設計方案的準確性，另一方面通過動態運行仿真模型，為未來生產組織提供決策依據。

參考文獻

第7篇：仿真設計流程范文

關鍵詞： 業務流程; 仿真培訓; 流程知識; 自動測評

中圖分類號： TN919?34; TP391.9 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）24?0018?04

Scheme for simulation evaluation of process knowledge based on operation log

XUE Ting?yu1， L? Zheng?quan2， ZHANG Jie?ping1， XU Yan2

（1. Glorious Sun School of Business and Management， Donghua University， Shanghai 200051， China;

2. Shanghai Municipal Electric Power Company， Shanghai 200438， China）

Abstract： As the complexity of the application systems， companies need to train and assess their staff who use the systems. To reduce the cost of training and examination， and improve the efficiency of business training， a process?oriented professional knowledge training simulation system and automatic exam evaluation frameworks and processes for business training is put forward. With the help of the system operation log and the operation sequence， an objective training evaluation to the staff is made. The simulation evaluation scheme achieved relative objectivity and impartiality， significantly improved the efficiency of practical training and examination of process?oriented knowledge.

Keywords： business process; simulation training; process knowledge; automatic evaluation

0 引 言

傳統針對應用系統培訓考核存在諸多的弊端：

（1） 考生進行流程業務過程的考試結果無存儲記錄，不能審核;

（2） 流程業務操作的題型不記錄考生的操作步驟和時間，無法考察考生在完成過程性知識點過程中的正確與否;

（3） 考核結果的批閱方式仍然采取人工進行批閱，費時費力且容易出錯。

針對以上情況，為不斷提高工作效率，提升服務水平，規范化、標準化培訓考核，本文提出一個仿真培訓考核方案，其特點是針對流程業務題型能夠實現：

（1） 流程業務題型題庫的管理;

（2） 題型數據的初始化;

（3） 記錄考生在進行系統操作過程中的流程日志;

（4） 記錄考生考試答題的操作時間;

（5） 支持仿真培訓功能;

（6） 根據評分規則實現考生答案的自動評分，提高批閱效率，尤其是面對大量試卷時做到統一標準，短時間內完成批閱。

1 國內外仿真考評系統研究現狀

國內外雖然擁有各種仿真考評系統，但基于流程知識的仿真培訓考核操作過程中的自動評分卻很少涉及。計算機自動評分（Computer Automated Scoring，CAS）是指使用計算機程序來模擬人工評分的標準及內部過程，對開放式題目和表現性活動進行評分及反饋。最早的CAS系統產生于教育領域，如對學校或者培訓機構的認證考試，文獻[1?3]就是針對教學考卷考試知識點的自動評分。隨著理論和技術的發展，CAS發展到多個領域，運用于航海、建筑、技能考核等，但是這些領域往往針對需要員工進行現場實地操作的業務，如文獻[4?7]。自動考評在電力行業的應用也較為廣泛，但大部分考評系統只對實務型業務開展。目前，各領域操作的流程越來越重要，對業務操作的序列性也越發的重視。雖然目前有針對流程性業務的培訓系統，但是流程性業務知識培訓后的考評卻較少涉及，雖然文獻[8]提到了仿真系統的自動測評技術，但是卻沒有利用操作過程中系統活動日志為依據來進行判斷。本文利用系統的操作痕跡即操作日志，根據仿真系統中存儲的答案為每一類型流程題型設計一個自動評分規則，完成業務流程操作的仿真培訓自動評分。

2 系統流程與結構模型設計

2.1 系統流程設計

針對本文提出的研究方案，以構建新型流程知識仿真考核系統，提高現代應用程序培訓考核質量為宗旨，服務于引進了新型復雜應用需要進行人員培訓的電力公司。

根據圖1的流程圖，本文設計的流程知識仿真培訓考核系統相對于傳統計算機應用考試系統，其仿真試題題庫存儲、考試環境準備、評判試卷、成績匯總等工作都由系統支持，提高了培訓考評的公平公正。

流程題型業務仿真界面即流程題型考核界面與實際操作系統界面具有完全相同的操作環境;邏輯包含流程業務邏輯和評分規則，流程知識業務邏輯是與考核知識點相對應的業務流程邏輯，評分規則是題目評分的算法細則;數據域包括初始化數據，考試輸入數據，期望輸出結果即題目所對應的答案結果數據，考生輸出結果即考生輸入數據依流程邏輯所產生的結果;結果包括獲取考試環境數據即獲取考試場次編號、考生編號等環境數據，記錄考試操作痕跡即記錄考題所要求的操作過程痕跡，輸出答題結果即輸出考試結果和答題、操作記錄。

3 基于操作日志的流程知識培訓考核關鍵問題

3.1 基于操作日志的流程知識測評自動化模型

業務流程是由若干相互關聯的、按照一定時間和邏輯順序組成的活動集合，而活動是由相應的角色通過利用各種資源來執行有相應的輸入、處理規則和輸出組成。流程業務題型就是在業務流程的基礎上，根據業務之間的關聯以及時間或邏輯順序在系統中進行操作的一種題型，操作中涉及到的各種知識即流程知識。

本仿真系統的考核主要針對考生的流程題型的操作進行評判，考生的操作導致系統狀態的變化。因此，對考生考試過程中的操作序列的提取主要通過存儲考生在進行流程考試操作過程中的操作日志到數據庫中來實現。同時，將考生的操作直接定義為事件來表示考生的操作序列，用四元組表示事件E（M，D，S，P）。其中M為操作模塊，D為操作日志，通過操作日志可以反映考生的操作順序和操作時間，S為進行操作后后續模塊狀態，P表示進行該操作需要的參數即初始化數據。當對所有的操作都定義成事件的標準形式后，把每道題的最簡正確操作序列存入數據庫的評分規則庫中，這樣就完成了正確答案的操作序列表示。

在事件E中，日志D的結構是由考生的操作順序以及操作過程中的時間組成，即D可以表示為D（H，T）。H表示在日志中存儲的考試的操作步驟，即各操作之間的順序，H的存儲方式是一個三維數組，為H（Iv，V，Ov），V表示業務流程活動，Iv表示活動V的輸入數據，Ov表示活動V的輸出數據;T表示考生操作完流程耗費的時間。如D中存儲的信息可以是（（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Ic，e，Oc）），10 min），表示考生完成流程走的步驟是sace，完成流程花費的時間為10 min，最終結果是Oc。其中，s代表start，e代表end。

本文自動測評結合操作序列和操作結果一同進行測評。因此本文提出的實操題型的自動測評模型如圖3所示。

圖3中的推理機利用事先設定好的每個操作步驟的評分標準實現對考生的合理評分。動態數據庫主要存儲考生操作過程中的相關信息，如初始狀態、推理規則等，可以在系統推理或成績計算過程中動態生成或刪除。

3.2 基于操作日志的流程知識考評方案

在進行自動評分過程中，首先抽取待評試卷，從規則庫中找出每道題對應的規則組成待用規則集存入動態數據庫。待用規則即正確答案，對于基于結果或序列的操作所表示的分別是正確答案或最簡操作步驟。

在確定了操作測評的自動化模型以及評分流程后，評分的算法主要是：判斷正確答案的操作序列是否出現在考生的操作步驟中，根據考生操作日志判斷考生的操作順序是否正確。由于正確答案的操作序列存在多個可能，需逐個比對，只有均不符合才能判定考生的操作不全對。若答題有時間限制，查看答題時間是否有超出規定答題時間，若超出則根據評分條件進行相應的減分。具體流程如圖4所示。

圖4 實操考核自動評分流程

3.3 基于操作日志的流程知識自動評分規則

自動評分的規則主要通過考生的操作日志，比較實際操作過程與標準過程的差異來進行。評分規則的設置原理為操作到某一步多少分，得出正確結果多少分，然后計算總得分。每一個類型的題都有自己的評分規則，即每一類型的業務操作流程都有一個評分規則，每道題的評分規則是事先定義好存放在規則庫中。圖5是本系統中提出的評分規則的評分過程圖，根據每個題型的得分標準進行相應的評分，最終得出流程的總分。

圖5 操作步驟評分過程

4 實例研究

某電力公司在系統中進行業務流程考核，用流程日志記錄每個考生的操作痕跡，包括考試答題操作時間，操作先后順序等信息。當考生完成上一步操作后，操作序列存取考生操作的事件信息，將這一步的結果傳遞到下一步的初始數據中進行數據裝載。每一步的操作都有一個操作序列存取考生的操作題目、操作日志、操作結果和初始數據信息。之后根據自動評分流程將考生的操作序列和題目的標準操作序列進行比對，將期望輸出結果跟考生實際結果比較得出考生實操的最終分數。

在實際操作過程中，假設考生在考試過程中的操作步驟為sacmge，那么對該考生該業務中考試的操作日志D中存儲的操作路徑H為（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Im，m，Om），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），上一活動的輸出是下一活動的輸入，即Os與Ia相同，而考生操作這一流程的時間為10 min，因此，D的存儲信息為（H，10 min）。而規則庫中存儲的這一業務的正確操作路徑為sacfge，即正確操作路徑為H1（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（If，f，Of），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），同時業務規定在進行操作花費的時間不得多于15 min。因此，該流程存于規則庫中的正確答案應為（H1，15 min）。評分規則此時比較實際操作過程與標準過程的差異。根據評分規則，該考生的前兩步正確，但是c之后的活動應為f，而考生的操作是c?>m，遍歷考生接下來的所有操作均無f，系統扣除該步驟分。再對比標準答案中，f的下一活動為g，同時遍歷考生日志得到g，遍歷到e結束。而考生的操作時間為10 min<15 min，沒有超出該題的時間限制，不需扣除超時分數。

因此，雖然考生最終結果跟標準答案一樣，但操作過程中卻有錯誤，沒有完全掌握業務流程知識。而基于操作日志的仿真考評方案就能根據考生的操作序列進行比對，真正起到考察考生流程知識點掌握情況以及熟練程度，幫助考生針對性的進行再培訓。

5 結 語

本文給出了操作序列表示方法和測評的自動化模型，在此基礎上建立考核自動評分流程。同時結合實例構建出有效的自動評分方案。該系統在實際中的應用，克服了傳統流程性考試人工評分的不足，實現相對、客觀，提高了流程業務知識點考核的工作效率，同時也降低了業務培訓考核的成本。隨著現代計算機技術的不斷進步，面向流程性業務題型的自動閱卷技術也將不斷成熟，必將在今后的仿真培訓考核系統中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

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[2] 李學俊.基于人工智能的主觀題自動評分算法實現[J].江南大學學報：自然科學版，2009（3）：292?295.

[3] 李莉，張太紅. LSA在中文短文自動判分系統中的應用研究[J].計算機工程與應用，2007（20）：177?180.

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[5] 傅，李志忠，楊宇航.基于流程圖和仿真的維修培訓系統[J].計算機仿真，2006（6）：282?285.

[6] 王興武，常喜茂，董青，等.基于Web的火電仿真培訓系統研究及實現[J].系統仿真學報，2006（11）：3091?3094.

第8篇：仿真設計流程范文

“數字信號處理”課程是高等學校電子信息類專業的主干課程，理論概念復雜抽象，涉及到大量的數學推導過程，學生理解和掌握起來有一定難度。因此，很多高校以MATLAB軟件作為仿真平臺，完成一些基本理論和數字濾波器設計理論的仿真實驗，這樣對于學生理解數字信號處理的基本概念和理論有一定的幫助，但如何結合相關理論設計實際的DSP電路系統成為課程教學發展的主要瓶頸[1][2][3][4]。因此，我系開設了“DSP電路設計”課程，通過基于模型設計的現代電路設計流程，采用MATLAB軟件和Xilinx公司的Zed Board開發板作為實踐的軟、硬件平臺，為學生提供一個實現DSP系統較為完整的工程實現方法和流程。

1.基于模型設計的現代電路設計流程

Simulink[5]是基于模型設計的開發平臺和工具，對動態系統進行模擬、仿真、分析。Simulink提的系統基本模型庫包括各類信號源，信號終端，各種線性和非線性器件、連線、插件等;Simulink提供兩種HDL代碼自動生成工具：（1）HDL Coder可以將用戶自定義的函數、Simulink 模型、和State?ow圖生成簡潔、可綜合的 VHDL或者Verilog代碼。（2）Filter Design HDL Coder可以將DSP系統工具箱設計的定點濾波器生成簡潔、可綜合的VHDL或者Verilog代碼。電路的綜合、布局布線、實現工具由Xilinx公司的ISE或者Vivado完成，整個設計流程如圖1所示。

圖1 基于模型設計的現代電路設計流程

2.理論課程部分

理論課程部分主要立足與Xilinx公司的ZedBoard板卡的硬件資源，并補充一些與實際應用緊密相關理論預算法。主要包括定點數與浮點數、數據量化、關鍵路徑分析、加減乘除電路、乘累加單元電路、FIR濾波器、IIR濾波器在FPGA上的實現。為了鍛煉學生實際系統的設計能力，還增加了CORDIC算法和在基帶電路廣泛應用的級聯積分梳狀 CIC（Cascade Integrator Comb）濾波器相關內容。通過理論知識與實際DSP系統的緊密銜接，幫助學生對理論知識的進一步深入理解。

3.實驗課程部分

實驗課程部分包括兩部分：基礎設計實驗和綜合設計實驗[6]。實驗平臺軟件采用Simulink完成模型設計與代碼轉換，Xilinx公司的Vivado完成代碼的綜合、布局布線、FPGA電路實現;硬件采用Xilinx公司最先進的7系列ZedBoard開發板。將先進的硬件和基于模型設計的現代電路設計流程融入到實驗教學環境中，直接業界流行的工程開發流程接軌，這樣有利于學生在未來工作環境中適應力德提升。

（1）基礎設計實驗

基礎設計實驗主要以模仿和驗證為主，使學生快速掌握基于模型設計進行DSP系統的開發流程，熟悉ZedBoard開發板的硬件相關資源，為后續綜合設計實驗奠定良好基礎。基礎設計實驗主要分為三 部分。

第一部分通過建立一個簡單的DSP系統，讓學生熟悉利用基于模型設計的現代電路設計流程實現DSP系統，并完成FPGA開發板上的調試。通過該部分實驗，學生可了解 浮點系統與定點系統的區別，運算電路的數據溢出，數據位寬的量化，以及如何根據芯片邏輯資源規劃電路的實現，進一步理解實際系統與理論的區別與聯系。

第二部分設計一個復雜、完整的DSP系統，如圖2所示。該系統包括信號源的輸入和相關濾波器的設計，通過軟硬件協同仿真的方式加深學生對于理論仿真與系統實際仿真的區別，提高學生在線調試DSP系統的能力。

圖2 基于模型設計的軟硬件協同仿真DSP系統

圖3 GSM系統中的DDC濾波器組成

第三部分是主要是一些與課程理論相關的一些新技術知識的應用實驗，例如GSM（Global System系for Mobile Communications）統中的DDC（Digital Down Converter）濾波器設計。輸入信號的采樣率為69.333MHz，輸出信號的采樣率為270.832MHz。為了滿足設計規范要求，該DDC由三級濾波組成，如圖3所示。第一級為CIC濾波器;第二級為補償FIR濾波器，補償第一級通帶內的衰減;第三級為編程可調的FIR濾波器，完成DDC濾波器的總的通帶增益和采樣率調整。該實驗涉及知識面有一定深度、模型設計復雜，實驗的完成使學生進一步提高整個DSP系統的設計能力。

（2）綜合設計實驗

課程末期安排學生分組完成綜合設計，設計題目是結合教師的教學工作和相關科研項目提出，例如：基帶系統的信道編碼系統設計、語音信號的數字濾波系統設計、圖像信號消噪聲濾波系統設計等。學生確定題目后，根據設計要求和實驗平臺，查閱資料，進行系統設計。實驗成后現場演示實驗結果，采用答辯方式說明設計思路及方案，提交實驗設計報告。通過完成綜合設計實驗，學生可以提高團隊合作的能力、綜合應用相關知識解決實際問題的能力，為未來的實際工作奠定基礎。

第9篇：仿真設計流程范文

關鍵詞：ASIC；設計流程；數字集成電路

中圖分類號：TN742 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 16-0028-02

進入21世紀以后，通信技術的發展與人民生活需求的不斷增長，導致集成電路的需求出現井噴式的增長。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設計和生產周期短，同時功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優點。因此涌現出來一大批數字集成電路（簡稱ASIC）設計公司。其中，北京的微電子集成產業園和上海的張江微電子園集中了國內很多的芯片設計（簡稱IC設計）公司和國外頂尖IC設計公司駐中國研發部。而專用集成電路是現在集成電路設計的研究熱點。包含有數字集成電路（簡稱ASIC）設計、模擬ASIC設計、數模混合ASIC設計、射頻ASIC設計等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數字ASIC設計。ASIC設計過程總共分為5個階段，分別為：項目策劃、總體設計、詳細設計與可測性設計、時序驗證與版圖設計、流片與整理。這5個階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務的分界點。本論文也將以此5個階段為主線進行研究和討論。

一、項目策劃

在集成電路設計的第一個階段是項目策劃。這就需要開發團隊在正式進入是實質性研發階段之前，需要對該產品潛在的市場需求進行調研。根據調研的結果，做出可行性報告。將此可行性報告提交市場和研發部門進行論證，討論該產品研發的正確性與否。如果可行，則寫項目任務書，用以給出明確的產品性能的大致說明，項目進度、研發周期管理等的。

二、總體設計

第二階段是總體設計。總體設計階段的主要任務是：認真分析市場的需求，確定設計對象以及設計目標。在原先第一階段給出的項目任務書的基礎上，進一步充實芯片的功能確定，內外部性能的要求，芯片驗收的參數指標。同時要積極組織各方面的人員論證各種實現可行的系統實現方案，選擇最佳的實現方案，敲定最終的系統實現方案，以及加工工程，工藝水平。在系統實現方案完成之后，需要是使用仿真軟件進行系統設計，并進行仿真，進行可行性驗證。通過仿真結果，來初步估計產品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統規范化說明書為任務完成的標準。在系統規范化說明書中，主要包含有晶片面積的估計；．產品研發預算估計；初始的產品系統結構設計；風險分析；設立產品的目標、可行性和里程碑；設計路線和開發工具的選定。其中需要指出的是進行系統設計以及系統仿真的可行性分析。可行性分析是第二階段最重要的一個環節，它是對該項目的利潤模型、開發周期和風險性的分析。一方面，該ASIC開發項目的最終產品是替代目前的一個成功產品，則成本降低與功能增強是項目最突出的任務。另一方面，該ASIC開發項目旨在開辟新的市場或者替代目前尚未成功的產品，研發時間將是項目中首先關心的文圖。由于項目的研發策略會對整個項目的結構設計、開發等產生巨大的影響，項目規劃者需要根據項目的具體情況在正式研發階段開始之前對項目的這些驅動因素進行歸納分析，以制定項目的研發策略。

三、詳細設計與可測性設計

數字研發流程走到此，如果前面的任務全部走完，那么研發將進入實質性的開發階段。這一個過程又拆分為如下的模塊：

（一）頂層模塊劃分

頂層設計是一個富有創造性的階段，在這個階段，要定義產品的頂層架構。許多經典的工程折中問題都需要在這個階段做出決定。產品的開銷、設計的開銷、產品上市時間、資源需求和風險之間的對比也是頂層結構設計過程中的一部分。這個階段中的創造性思維對于產品的成功有著極大的影響。創造性可以體現在產品的創意、頂層架構設計創意和設計流程的創意等方面。這個階段的工作主要由少數具有結構設計和系統設計才能的高級工程師參與。這一階段的具體任務是：討論幾個頂層結構備選項；分析這幾個頂層結構選項——需要考慮技術靈活性、資源需求及開發周期等；完成頂層結構設計說明；確定關鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開發組成員；確定新的工具；確定開發路線/流程；討論風險；預估硅片面積、輸入輸出引腳、開銷和功耗等。這個階段需要遞交的文檔則是這個階段需要遞交的文檔：結構設計文檔與ASIC開發計劃文檔。在結構設計文檔中，設計者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統中的一個重要部分，它的功能需要在頂層結構設計說明中詳細的描述。ASIC開發計劃：這個計劃必須經過項目管理人員的驗收通過。同時，還需要完成設計線路描述文檔。這個文檔要再次定義項目開發中所需要的工具、技術和方法。

（二）模塊級詳細設計

模塊級詳細設計，顧名思義，則是將頂層結構合理地劃分成一些更小的模塊。各個小設計模塊間需認真細致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯系等等。為了明了給對方展示劃分結果，ASIC的層次化結構一般以圖示方式表示。

本階段的任務分別為：將頂層架構分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項目開發計劃和頂層結構設計文檔；風險進一步分析；開發規范(代碼編寫風格，開發環境的目錄結構）；檢查芯片設計規則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計芯片的門數。本階段輸出的則是各個模塊的設計文檔，以及準確的項目研發計劃。同時，從該階段開始，需要設計人員將ASIC的生產商必須確定下來。項目管理者必須與ASIC生產商建立例會制度，在這些例會中需要討論ASIC的結構和設計路線。因為ASIC生產商有他們的一套生產流程和他們自己的技術特點，設計也需要遵循他們的設計規則。以免設計走不必要的彎路，耽誤設計進度。

（三）模塊實現

模塊設計階段，則是以文檔引導設計。主要任務為：模塊及設計、編碼、測試和綜合；芯片級的測試環境設計、編碼和測試；給出一個更準確的芯片面積估計。在這個階段，編碼的測試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個階段輸出所有的模塊設計、代碼和模塊織的測試；初始的模塊級綜合；最終決定的芯片引腳。

（四）系統仿真，綜合和版圖設計前門級仿真階段

該階段的主要任務是：撰寫系統測試文檔；編寫測試偽代碼；進行RTL（硬件描述語言）級與門級仿真；記錄跟蹤問題的解決過程，如可能，使用錯誤自動報告系統進行錯誤的反饋和修改；檢查芯片設計是否滿足設計規范；開始撰寫芯片的使用指南；自行編寫綜合腳本，進行設計綜合(這個時候就需要掌握TCL腳本的簡單寫法)；依據芯片特性，大致畫出芯片內模塊擺放的方法成功地完成第這個階段輸出的條目如下：驗收過的系統仿真；所有的RTL級仿真和門級仿真完成及測試報告；綜合后的網表。

四、時序驗證和版圖設計

ASIC設計的第四部分是時序驗證和版圖設計。這個階段是通過時序分析來指導版圖設計。主要的流程如圖1所示。

這個階段需要多次進行預布局布線，從整個電路中提取出所有時序路徑并計算信號沿在路徑上的延遲傳播，進而找出違背時序約束的錯誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進行后仿真。這些工作進行完畢以后需要輸出物理設計與設計驗證兩個文檔。物理設計(PhysicalDesign)是VLSI設計中最消耗時間的一步.他的工作是將電路設計中的每一個元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設

計完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗證。版圖驗證主要包括有設計規則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學規則檢查(ERC)和寄生參數提取(PE)。對版圖進行布局與布線不僅不要豐富的專業知識，同時更需要很多模擬電子以及布線的經驗。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設計功能將芯片分割成多個小塊，以便單獨進行設計，再重新進行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門級網表，并快速構建可準確代表最終芯片（包括時序、布線、芯片大小，功耗和信號完整性）的芯片“虛擬原型”。通過使用物理虛擬原型功能，設計師可以快速驗證物理可行性并在邏輯上進行必要更改。在布局布線的時候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時鐘樹等工作之后，才可以進行開始使用工具進行自動的布局布線。最后得到的布局布線的結果仍然需要手工調整，才可以得到合理的設計版圖。

五、流片與整理階段

數字集成電路設計的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設計之后的仿真和綜合之后，網表被送去生產。生產簽字文檔將作為設計者和生產廠商之間的ASIC生產簽字的根據。這個文檔清楚地描述了網表的版本號、ASIC生產商所需要的測試向量、質量意向和商業上的問題等。簽字之前，ASIC生產廠商需要仔細檢查設計者提供的網表文件、版圖設計結果和測試向量。通常ASIC生產廠商要求測試向量在簽字之前是經過仿真的，這是一個比較長的過程。在樣片返回設計公司以后，仍然需要測試芯片；用錯誤報告數據庫跟蹤測試中出現的錯誤；分析失敗的測試例；對ASIC中出現的錯誤進行定位；針對ASIC中出現的錯誤，確定在網表中的改動；評估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環境測試)；進行與其他已有產品的互通性測試。確保生產的集成電路達到最初規定的性能與設計指標。

綜上所述，由于底層工藝技術的不斷變化，以及新工具廠商的出現，ASIC設計流程會出現一些流程上的調整，這個流程也不是一層不變。本論文所講述的是現在各個IC設計公司通用的設計流程。

參考文獻：

[1]我國數字頻率合成芯片獲突破性進展. /news_show.asp.