ICS35.240 CCS N 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T42383.5—2023
智能制造 网络协同设计第5部分：多学科协同仿真
Intelligent manufacturing-Network collaborative design-
Part 5:Multidisciplinary collaborative simulation
2023-10-01实施
2023-03-17发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T42383.5—2023
目 次
前言引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
多学科协同仿真系统架构要求 5 多学科协同仿真系统技术要求 6 多学科协同仿真系统功能要求
4
6.1 多学科协同仿真系统功能框架 6.2 工作流程管理 6.3 仿真任务管理 6.4 模板管理 6.5 仿真数据管理 6.6 运维管理多学科协同仿真系统建设 7.1 概述 7.2 需求分析 7.3 工作流程管理逻辑 7.4 封装逻辑 7.5 数据管理逻辑 7.6 分布式计算环境 7.7 系统测试多学科协同仿真流程建设 8.1 概述 8.2 多学科协同仿真流程需求 8.3 多学科协同仿真数据梳理 8.4 多学科协同仿真流程封装 8.5 与外部系统集成 8.6 多学科协同仿真流程测试
7
..
9
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9多学科协同仿真系统应用逻辑附录A（资料性） 多学科协同仿真流程需求梳理表示例，参考文献
( GB/T42383.5—2023
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T42383《智能制造 网络协同设计》的第5部分。GB/T42383已经发布了以下部分：
——第1部分：通用要求；一第2部分：软件接口和数据交互；一第4部分：面向全生命周期设计要求：一 - 第5部分：多学科协同仿真请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124)归口。 本文件起草单位：上海工业自动化仪表研究院有限公司、上海宇航系统工程研究所、大全集团有限
公司、中国电子技术标准化研究院、中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司、国机工业互联网研究院（河南)有限公司、南京优倍自动化系统有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、上海智能制造功能平台有限公司、卡奥斯工业智能研究院（青岛）有限公司、东莞理工学院、深圳未来智控技术有限公司、申能（集团)有限公司、沈阳工业大学、瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司、杭州沃镭智能科技股份有限公司、浙江铭博汽车部件股份有限公司。
本文件主要起草人：王英、刘靖华、李少阳、冯雪晴、何宏宏、苏巧灵、张保刚、张艾森、肖红练、孙瑜欣、 张玲艳、冯夏维、柳军、孙明、张兆云、魏天财、梅军、樊灵曼、张晓玲、董赢、王嘉宁、欧阳文、张再伟、郭斌、 周建兵、邹薇、王勇。
I GB/T 42383.5—2023
引言
GB/T42383《智能制造网络协同设计》拟由以下5个部分构成。
第1部分：通用要求。目的在于规定网络协同设计的总则、一般要求和网络协同设计平台要求。适用于异地设计参与方在网络协同设计平台的支持下，开展智能制造领域复杂产品系统协同设计的实施和管理，也适用于网络协同设计平台的搭建。 第2部分：软件接口和数据交互。目的在于规定智能制造领域网络协同设计平台中软件接口和数据交互设计中需满足的技术要求，并给出了软件接口类型和数据交互基础协议的说明。 适用于智能制造领域复杂产品和设备的网络协同设计平台设计过程中软件接口和数据交互架构的构建及技术的实施。 第3部分：知识库。目的在于规定网络协同设计系统知识库的模型及管理要求、知识库构建、 知识库功能和知识库应用要求。适用于网络协同设计系统知识库的构建、管理、应用及维护。 第4部分：面向全生命周期设计要求。目的在于规定面向全生命周期设计通用要求、面向全生命周期协同设计要求和面向产品生命周期各阶段的具体设计要求。适用于智能制造领域复杂产品系统及其子系统的全生命周期网络协同设计与管理。 第5部分：多学科协同仿真。目的在于规定网络协同设计过程中的多学科协同仿真系统架构要求、技术要求、功能要求、仿真系统建设、仿真流程建设和系统应用逻辑等内容。适用于智能制造领域网络协同设计过程中的多学科协同仿真，领域范围可包含多场强耦合仿真、多场弱耦合仿真和多学科联合仿真等领域
I GB/T42383.5—2023
智能制造网络协同设计第5部分：多学科协同仿真
1范围
本文件规定了网络协同设计过程中的多学科协同仿真系统架构要求、技术要求、功能要求、仿真系
统建设、仿真流程建设和系统应用逻辑等内容，
本文件适用于智能制造领域网络协同设计过程中的多学科协同仿真
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T19000质量管理体系基础和术语 GB/T42383.1一2023智能制造网络协同设计第1部分：通用要求
3术语和定义
GB/T19000和GB/T42383.1一2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
多学科协同仿真multidisciplinarycollaborativesimulation 根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为
过程，且具有一定逻辑关系或数量关系的多个学科或专业协同的仿真模型和仿真流程，并进行多学科或专业的协同仿真分析。
注1：多学科协同仿真包括多场强耦合仿真、多场弱耦合仿真和多学科联合仿真等。 注2：多场强耦合仿真是运用多场耦合解耦技术，建立符合产品的耦合仿真模型，通过单元矩阵或载荷向量把多场
的耦合作用构造到控制方程中，然后对控制方程直接求解，得到多场强耦合分析结果。
注3：多场弱耦合仿真是建立符合产品各物理场的耦合仿真模型，合理安排仿真的计算次序，先进行一个物理场的
计算，将计算结果作为外载荷施加于第二个物理场，再进行第二个物理场计算，将计算结果作为外载荷施加回第一个物理场，通过这样的一次送代或者多次迭代以得到多场弱耦合的仿真结果。
注4：多学科联合仿真是针对多学科、多专业等工程要求的复杂系统，建立以数字化模型为基础、以功能/性能样机
为载体，贯穿需求、功能、逻辑与物理构建模型在环、软件在环、硬件在环、人员在环的数字化综合仿真环境，实现功能/性能需求在开发早期等各阶段的验证与确认
3.2
工作流程 workflow 由若干个通过流程线及数据映射关系建立串行、并行或条件执行的任务组成，通常用工作流程图来
进行展示。 3.3
组件 component 仿真流程的基本组成部分，是将工程应用与软件功能的数据和方法封装而成的软件功能模块化、数
1 GB/T42383.5—2023
据接口标准化的应用对象。 3.4
仿真流程simulationworkflow 由若干个通过流程线及数据映射关系建立串行、并行或条件执行的组件组成，是按照任务执行逻辑
进行组装而形成的一种可自动化执行的流程，主要用于一个或多个仿真程序的自动计算。
4多学科协同仿真系统架构要求
在构架仿真系统时按如下要求进行：
应围绕“协同设计”，综合集成协同仿真过程、软件工具和方法、规范、模型、知识和数据等多方
a
面内容，作为复杂产品设计业务的有效支撑； b） 应提供面向仿真人员的综合集成的“协同仿真工程环境”，使仿真人员快速完成协同仿真工作
任务；可建立贯穿多个单位门户、多个部门、多个学科领域的协同仿真流程，且能够控制产品研发中
c)
的协同仿真过程、协同仿真数据传递和协同仿真数据管理； d) 可支持本地计算也可支持远程、分布式计算，能够有效连接起来并进行同步和控制各仿真软件
工具。 多学科协同仿真系统架构见图1。
单位二门户产品门户
单位一门户
单位N门户
协同仿真流程管理
仿真数据管理
数据版本 激据比对 数据流向
型号管理仿点工具管理 仿点组件包管理
任务管理 协同流程管理
数据双问追溯 ..
产品数搭导航
.. .
协同仿真任务执行执行仿真
发布版本数据
版本数据传递
选择任务模板
仿真数据建模
协同伤真软件封装
工具软件插件开发 工具软件参数插件开发 →插件集成 定义仿真组件包 封装仿真组件包
基础环境前台扩展工具集
简易纽件库
后台技术框架
基础构件
分布式管理
图1多学科协同仿真系统架构
5多学科协同仿真系统技术要求
多学科协同仿真系统技术要求如下： a）能提供与多种仿真软件的封装接口，能够集成各种商业软件和自编软件，具备与产品数据管理 2 GB/T42383.5—2023
（PDM，ProdcutDataManagement）等系统的接口，具备与高性能计算（HPC，High PerformanceComputing)等远程计算系统或分布式计算的接口；各学科可模块式建设，宜采用子模块编制，多个子模块能够封装组成大的流程模块，子模块设计可与各专业设计人员协商确定；
b）
c) 应具有协同仿真数据处理和管理功能，能够对各学科模块的输入数据、建模数据、中间数据、结
果数据等信息进行存储和管理，能够实现多方案的协同仿真结果与试验数据及历史设计结果之间的数据对比功能；
d) 应具有数据加密机制，有效保护网络环境下的仿真数据安全，保护用户对分布式资源访问的安
全性； e) 应具有可视化操作界面，系统界面友好，使用方便，符合设计人员操作习惯； f) 可具有多学科优化功能，优化界面应简洁方便。
6 多学科协同仿真系统功能要求
6.1 多学科协同仿真系统功能框架
多学科协同仿真系统功能框架见图2。
Portial门户任务管理数据管理
B/S或C/S客户端
外部接口
? 数据交互
建模环琉执行环境
组件封装环境
项目管理模板管理
流程管理
Agent
运维管理
外部系统
+ 仿真数据管理模块共享数据区管理数据提交与发布数据对比分析
仿真任务管理模块流程任务
工作流程管理模块工作流程定义
HPC
个人任务任务创建方案创建方案提交作业监控
任务接收任务处理任务监控任务统计
工作流程发起
PDM
工作流程监控
数据可视化
4 模板管理模块工作流模板库管理
TDM
数据下与导出数据复算与修止
与应用仿真计算模板库管
运维管理模块
组织结构管理用产理
日志管理角色与权限管理
4
理与应用
-
图2多学科协同仿真系统功能框架
3 GB/T42383.5—2023
6.2 2工作流程管理
应指定协同工作流程负责人对多学科协同仿真任务的先后顺序、逻辑关系、启动激活条件、过程状态等进行组织、管理、控制。 6.3 3仿真任务管理
应能够管理流程任务和个人任务这两类不同的任务。 流程任务指的是某个协同工作流程中分配给用户的仿真任务，仿真任务来源于协同工作流程，与协
同工作流程中的其他学科的仿真任务有数据传递关系，数据传递关系可通过协同工作流程预先定义。
个人任务是指用户自已创建的仿真任务，所得到的仿真数据仅限自已访问。
6.4模板管理
具体要求如下： a） 应能够管理协同工作流程模板、学科仿真任务模板、组件模板等各种类模板： b）应能够对各种类模板进行管理维护，包括模板的发布、归档等； c）在多学科协同仿真的实施过程中形成的知识模型应由统一规范的知识库进行管理，包含多学
科协同仿真的模型库、模板库，所有相关的知识模型都应进行保存、积累和重用。
5仿真数据管理
6.5
流程负责人、设计人员等用户应能够根据各自的管理权限来访问各类协同仿真结果数据，包括协同仿真的中间数据、上下游的输入输出数据等。 6.6 运维管理
应指定专职系统维护人员进行系统管理、人员权限分配等设置。
多学科协同仿真系统建设
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7.1 概述
确定系统的架构、技术要求及功能模块要求后，系统建设方和用户可按照如下各项工作内容和要求等开展系统的建设。
7.2 需求分析
用户可根据研发、项目规划、产品应用需求等总体需求，提出所需的协同仿真系统的功能要求和技术要求。
7.3 工作流程管理逻辑
协同仿真系统建设应明确工作流程、任务流程、仿真流程等流程之间的逻辑关系。 工作流程管理逻辑见图3。
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