一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法及系统与流程

1.本技术属于联合仿真技术领域，特别涉及一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法及系统。


背景技术：

2.仿真工作作为现代工业产品的设计中的重要环节，得到了广泛使用。用来进行仿真的工具软件在不断的升级提升，使仿真结果越来越逼近真实的物理结果。与此同时，仿真工作带来了大量的仿真模型数据和仿真结果数据，对于仿真产生的数据管理成为另一个困扰。
3.针对仿真管理，目前市场上出现了多个仿真管理系统，这些仿真管理系统面向各类涉及仿真的行业，更具有普适性，系统中主要包含仿真任务的管理、仿真数据的管理、仿真流程的搭建、仿真工具集成、仿真过程追溯等内容。这些系统功能可以满足大多数工业企业的仿真工作的管理要求。
4.但是针对飞机设计行业市面上的仿真管理系统具有如下缺点：不能体现多专业紧耦合的协同仿真：目前，市场上的仿真管理系统对于协同仿真还只停留在多专业的松耦合协同方面(松耦合指的是不同专业间仅是上、下游关系，紧耦合指是多专业对同一仿真模型进行设置并展开仿真)，对于多专业紧耦合的协同仿真工作没有纳入考虑范围。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本技术提供了一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法及系统，使仿真管理系统在飞机设计方面能够得到更好的应用。
6.本技术第一方面提供了一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法，主要包括：
7.步骤s1、接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；
8.步骤s2、将仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口；
9.步骤s3、由仿真服务接口将所述http请求转发给联合仿真服务对象；
10.步骤s4、基于联合仿真服务对象与各所述仿真模型的仿真接口服务之间的消息队列kafka解耦机制，将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，供各仿真模型的仿真服务接口读取；
11.步骤s5、由各仿真模型的仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；
12.步骤s6、由联合仿真服务对象汇总仿真结果，将所述仿真结果与各仿真模型的输入进行匹配，获得输入到各仿真模型的多个新输入，将新输入发送给各仿真模型，实现下一步的调度仿真。
13.优选的是，步骤s1中，通过web客户端向用户展示系统关联的多个仿真模型，并通过web客户端接收用户勾选的多个仿真模型。
14.优选的是，步骤s1中，所述仿真模型包括但不限于catia几何模型、fluent气动力
模型和nastran结构模型。
15.优选的是，步骤s2中，所述仿真参数包括但不限于仿真模型的id、开始时间、结束时间、仿真步长。
16.优选的是，步骤s3进一步包括：由仿真服务接口在接收到所述http请求后回传一个异步响应消息。
17.优选的是，所述仿真方法还包括：
18.接收用户对仿真过程的暂停、终止或继续的事件指令，并将其作为最高优先级事件发送给联合仿真服务对象，由联合仿真服务对象对事件指令进行处理。
19.优选的是，所述仿真方法还包括：
20.接收各仿真模型反馈的仿真异常情况，若存在仿真异常，则基于elk开发的异常处理服务，负责异常日志记录、处理和通知联合仿真服务对象终止仿真。
21.优选的是，所述仿真方法还包括：
22.若顺利完成仿真，则由联合仿真服务对象汇总所有计算结果数据，通过消息队列异步通知数据管理服务做持久化处理。
23.本技术第二方面提供了一种面向飞机设计的多专业协同仿真系统，主要包括：
24.仿真模型选取模块，用于接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；
25.http请求打包模块，用于将仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口；
26.http请求发送模块，用于由仿真服务接口将所述http请求转发给联合仿真服务对象；
27.仿真初始化模块，用于基于联合仿真服务对象与各所述仿真模型的仿真接口服务之间的消息队列kafka解耦机制，将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，供各仿真模型的仿真服务接口读取；
28.仿真结果汇总模块，用于由各仿真模型的仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；
29.仿真数据匹配模块，用于由联合仿真服务对象汇总仿真结果，将所述仿真结果与各仿真模型的输入进行匹配，获得输入到各仿真模型的多个新输入，将新输入发送给各仿真模型，实现下一步的调度仿真。
30.优选的是，所述仿真模型选取模块包括仿真模型展示单元，用于通过web客户端向用户展示系统关联的多个仿真模型，并通过web客户端接收用户勾选的多个仿真模型。
31.本技术提升了多专业紧耦合的协同仿真的仿真效率，降低了对仿真人员关于交叉学科相关知识水平的要求。
附图说明
32.图1为本技术面向飞机设计的多专业协同仿真方法的一优选实施例的仿真时序图。
具体实施方式
33.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式
中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
34.本技术在现有的各类仿真管理系统架构基础上，增加多专业紧耦合协同仿真模块。多专业紧耦合仿真模块主要考虑异构模型的处理，和不同专业间所需信息的提取与迭代，如伺服与结构强度的协同仿真；还包括不同专业对同一仿真模型进行协同仿真，开发不同专业对模型的设置接口，实现并行的模型设置机制，系统经过判断各专业完成设施后，会自动提交仿真计算，生成结果将向相关人员发送系统消息，由相关仿真人员确定仿真结果的有效性，并决定是否归档。
35.本技术提供了一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法，如图1所示，主要包括：
36.步骤s1、接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；
37.步骤s2、将仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口；
38.步骤s3、由仿真服务接口将所述http请求转发给联合仿真服务对象；
39.步骤s4、基于联合仿真服务对象与各所述仿真模型的仿真接口服务之间的消息队列kafka解耦机制，将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，供各仿真模型的仿真服务接口读取；
40.步骤s5、由各仿真模型的仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；
41.步骤s6、由联合仿真服务对象汇总仿真结果，将所述仿真结果与各仿真模型的输入进行匹配，获得输入到各仿真模型的多个新输入，将新输入发送给各仿真模型，实现下一步的调度仿真。
42.首先在步骤s1中，获取用户选定的仿真模型，在一些可选实施方式中，步骤s1中，通过web客户端向用户展示系统关联的多个仿真模型，并通过web客户端接收用户勾选的多个仿真模型。该实施例汇总，前端采用vue3+ts+antv x6流程图组件开发多专业异构模型联合仿真的可视化页面。在一些可选实施方式中，步骤s1中，所述仿真模型包括但不限于catia几何模型、fluent气动力模型和nastran结构模型。当用户从前端页面点击执行一个包含了catia几何模型、fluent气动力模型和nastran结构模型的异构联合仿真，前端页面通过javascript把仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口，在一些可选实施方式中，步骤s2中，所述仿真参数包括但不限于仿真模型的id、开始时间、结束时间、仿真步长。
43.在一些可选实施方式中，步骤s3进一步包括：由仿真服务接口在接收到所述http请求后回传一个异步响应消息。仿真服务接口收到请求后，立刻回传一个异步响应消息，避免前端页面等待；然后仿真服务接口将请求转发给联合仿真服务对象。
44.联合仿真服务对象负责统一调度仿真模型和仿真过程，通过docker容器对仿真任务、仿真流程、仿真数据进行管理，主要解决多专业紧耦合的问题，联合仿真服务对象作为仿真管理系统，是基于开源分布式的nosql数据库系统，湖仓一体化平台架构，集成各类通
用服务包括elk、dash、flink、hugegraph、kafaka、jwt/shiro、3dxml convertor、activiti、协同仿真接口程序等的开发。
45.该实施例中，联合仿真服务对象与各专业仿真接口服务之间通过消息队列kafka解耦，通过异步的消息发布订阅机制通信，一旦联合仿真服务对象将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，所有订阅的专业仿真接口都会并行的得到通知，即可并行进行本专业模型的初始化和仿真，执行单位仿真步长后回送结果到消息队列，当各个专业的单步仿真结果都汇总到消息队列上，订阅了此主题的联合仿真服务对象就会得到通知，联合仿真服务将汇总的数据与各专业模型的输入做匹配，即可进入下一步的调度计算过程。
46.在一些可选实施方式中，所述仿真方法还包括：接收用户对仿真过程的暂停、终止或继续的事件指令，并将其作为最高优先级事件发送给联合仿真服务对象，由联合仿真服务对象对事件指令进行处理。
47.在一些可选实施方式中，所述仿真方法还包括：接收各仿真模型反馈的仿真异常情况，若存在仿真异常，则基于elk开发的异常处理服务，负责异常日志记录、处理和通知联合仿真服务对象终止仿真。
48.该实施例中，服务端开发了仿真启动、暂停、终止、继续等仿真执行服务，处理仿真步长协同、异常问题处理等，为了实现分布式仿真，集成和开发了分布式任务调度服务。采用springboot+kafka分布式事件总线及针对多专业异构软件，基于dds协议定制开发各类仿真软件执行器。
49.在一些可选实施方式中，所述仿真方法还包括：
50.若顺利完成仿真，则由联合仿真服务对象作为总调度引擎，汇总所有计算结果数据，通过消息队列异步通知数据管理服务做持久化处理。数据管理服务采用分布式对象minio集群，能够支持大数据持久化的动态扩容。该实施例中，后台数据服务需要保存和提供仿真过程中的输入和输出数据，采用minio等分布式对象存储服务来实现，满足仿真过程大数据增长和扩容的必要需求。
51.本技术设计合理，运行稳定，可以有效地管理和协调仿真任务、cad bom数据、问题记录与通知、仿真模型多视图以及多专业协同仿真等方面的需求；实现技术路线较为先进，采用了时序数据库、图数据库、elastic search、分布式任务调度系统等技术；前端使用vue3+ts等流行的框架和组件库，可以提高开发效率；数据层采用分布式对象存储服务，可以满足系统大数据增长和扩容的需求；系统具有可配置性和灵活性，例如仪表盘服务可以根据需要自定义展示内容；支持多种异构仿真软件的集成和仿真模型共享，满足了多专业紧密耦合开展协同仿真和设计改进的需求。
52.本技术可对仿真工作的用时进行统计，可以对未来仿真工作的规划提供参考；对设计过程中产生的过程数模按cad bom的形式存储，不仅做到仿真来源可追溯，还能对设计的衍变过程的演变一目了然，提高工程经验的可传承性；将仿真模型按设计阶段分类后，可以提高模型的复用率；保障升级管理模块的增加可以将使用过程中产生的问题与仿真模型管理关联起来，在同一产品出现类似问题时，可以及时通过已经做过的工作给出设计结论，提示工作效率，提升工程经验的可传承性；提升多专业紧耦合的协同仿真的仿真效率，降低了对仿真人员关于交叉学科相关知识水平的要求。
53.本技术第二方面提供了一种与上述方法对应的面向飞机设计的多专业协同仿真
系统，主要包括：
54.仿真模型选取模块，用于接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；
55.http请求打包模块，用于将仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口；
56.http请求发送模块，用于由仿真服务接口将所述http请求转发给联合仿真服务对象；
57.仿真初始化模块，用于基于联合仿真服务对象与各所述仿真模型的仿真接口服务之间的消息队列kafka解耦机制，将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，供各仿真模型的仿真服务接口读取；
58.仿真结果汇总模块，用于由各仿真模型的仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；
59.仿真数据匹配模块，用于由联合仿真服务对象汇总仿真结果，将所述仿真结果与各仿真模型的输入进行匹配，获得输入到各仿真模型的多个新输入，将新输入发送给各仿真模型，实现下一步的调度仿真。
60.在一些可选实施方式中，所述仿真模型选取模块包括仿真模型展示单元，用于通过web客户端向用户展示系统关联的多个仿真模型，并通过web客户端接收用户勾选的多个仿真模型。
61.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，包括：步骤s1、接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；步骤s2、将仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口；步骤s3、由仿真服务接口将所述http请求转发给联合仿真服务对象；步骤s4、基于联合仿真服务对象与各所述仿真模型的仿真接口服务之间的消息队列kafka解耦机制，将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，供各仿真模型的仿真服务接口读取；步骤s5、由各仿真模型的仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；步骤s6、由联合仿真服务对象汇总仿真结果，将所述仿真结果与各仿真模型的输入进行匹配，获得输入到各仿真模型的多个新输入，将新输入发送给各仿真模型，实现下一步的调度仿真。2.如权利要求1所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，步骤s1中，通过web客户端向用户展示系统关联的多个仿真模型，并通过web客户端接收用户勾选的多个仿真模型。3.如权利要求2所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，步骤s1中，所述仿真模型包括但不限于catia几何模型、fluent气动力模型和nastran结构模型。4.如权利要求1所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，步骤s2中，所述仿真参数包括但不限于仿真模型的id、开始时间、结束时间、仿真步长。5.如权利要求1所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，步骤s3进一步包括：由仿真服务接口在接收到所述http请求后回传一个异步响应消息。6.如权利要求1所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，所述仿真方法还包括：接收用户对仿真过程的暂停、终止或继续的事件指令，并将其作为最高优先级事件发送给联合仿真服务对象，由联合仿真服务对象对事件指令进行处理。7.如权利要求1所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，所述仿真方法还包括：接收各仿真模型反馈的仿真异常情况，若存在仿真异常，则基于elk开发的异常处理服务，负责异常日志记录、处理和通知联合仿真服务对象终止仿真。8.如权利要求1所述的面向飞机设计的多专业协同仿真方法，其特征在于，所述仿真方法还包括：若顺利完成仿真，则由联合仿真服务对象汇总所有计算结果数据，通过消息队列异步通知数据管理服务做持久化处理。9.一种面向飞机设计的多专业协同仿真系统，其特征在于，包括：仿真模型选取模块，用于接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；http请求打包模块，用于将仿真参数包装成一个http请求，发送给具有指定url的仿真服务接口；http请求发送模块，用于由仿真服务接口将所述http请求转发给联合仿真服务对象；仿真初始化模块，用于基于联合仿真服务对象与各所述仿真模型的仿真接口服务之间
的消息队列kafka解耦机制，将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中，供各仿真模型的仿真服务接口读取；仿真结果汇总模块，用于由各仿真模型的仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；仿真数据匹配模块，用于由联合仿真服务对象汇总仿真结果，将所述仿真结果与各仿真模型的输入进行匹配，获得输入到各仿真模型的多个新输入，将新输入发送给各仿真模型，实现下一步的调度仿真。10.如权利要求9所述的面向飞机设计的多专业协同仿真系统，其特征在于，所述仿真模型选取模块包括仿真模型展示单元，用于通过web客户端向用户展示系统关联的多个仿真模型，并通过web客户端接收用户勾选的多个仿真模型。

技术总结
本申请属于联合仿真技术领域，特别涉及一种面向飞机设计的多专业协同仿真方法及系统。该方法包括：步骤S1、接受用户选定的异构联合仿真的仿真模型；步骤S2、将仿真参数包装成HTTP请求，发送给具有指定URL的仿真服务接口；步骤S3、由仿真服务接口将HTTP请求转发给联合仿真服务对象；步骤S4、基于联合仿真服务对象将仿真命令和输出打包为消息发布到消息队列中；步骤S5、由各仿真服务接口读取仿真命令和输出，进行各仿真模型的初始化和仿真，并将仿真结果汇总到消息队列上；步骤S6、由联合仿真服务对象汇总仿真结果并与各仿真模型的输入进行匹配，实现下一步的调度仿真。本申请提升了多专业紧耦合的协同仿真的仿真效率。了多专业紧耦合的协同仿真的仿真效率。了多专业紧耦合的协同仿真的仿真效率。


技术研发人员：杨丽娜 张鹤 杨年 张斯亮 高宏帅
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/10/8