17.02.2017

Что же такое Единая Расчетная Среда?

В ранее опубликованных материалах мы часто упоминаем концепцию единой расчетной среды (ЕРС) как наиболее совершенный и многоуровневый подход по применению технологий численного моделирования. Так что же это такое? Программа, решатель, или что-то иное?

В нашем понимании ЕРС – это собирательный образ, экосистема, заключающая в себе все расчетные процессы, сквозные, сопряженные и параллельные, соответствующие всем этапам проектирования с применением максимально возможной их автоматизации.

Таким образом, конечный облик ЕРС  зависит от профиля деятельности компании и ее масштабов, а также от степени наукоемкости проектируемых ей изделий. ЕРС может быть как расчетным аналогом системы жизненного цикла изделия, так и просто автоматизированным руководством для конструкторов (РДК).

Ключевыми аспектами организации ЕРС являются методология применения расчетных технологий, адаптация расчетных комплексов и их интеграция в единую среду.

Методология 

Как известно, существуют определенные правила, общепринятые или корпоративные инструкции, регламентирующие постановку определенного класса расчетных задач. Они описывают применимость решателей, физических и математических моделей, выбор граничных условий, требования к геометрическим моделям исследуемых объектов и т. п. Данные правила верифицированы и откалиброваны так, что их соблюдение при выполнении расчетов обеспечивает получение достоверного результата с определенной удовлетворительной степенью погрешности. Свод этих правил и формирует методологию применения расчетных технологий.

Адаптация 

В зависимости от сложности физического процесса решаемой задачи, методология применения расчетных технологий может потребовать от инженера большого объема работ по постановке расчета (препроцессинг) и обработке результатов (постпроцессинг). Для более эффективного применения расчетных технологий целесообразно автоматизировать данные процессы, тем самым сокращая время на выполнение расчетной задачи. Автоматизация существующей методологии применения расчетных технологий заключается в адаптации имеющихся расчетных инструментов (программ, макросов, процедур), а также в создании дополнительного вспомогательного программного обеспечения.

Интеграция 

Автоматизированная методология позволяет выстраивать автоматизированные сквозные расчетные процессы – от стадии препроцессинга до постпроцессинга и расширять их, вовлекая ранние и поздние этапы проектирования. Таким образом, появляется возможность выстроить такой расчетный процесс, который позволяет спроектировать изделие с «чистого листа» в одном окне, тем самым исключив возможность совершения конструкторской ошибки на этапе эскизного проектирования, и дает возможность получить непосредственные эксплуатационные характеристики прототипа на этапе формирования конструкторской документации.

Создание интегрирующей оболочки позволяет объединить несколько параллельных расчетных процессов, протекающих при проектировании изделии, например, в случае расчетов многокомпонентного изделия или изделия, требующего выполнения многодисциплинарных расчетов.

Развитие в организации единой  расчетной среды лежит в поэтапном совершенствовании данных аспектов. Концепция единой расчетной среды предполагает возможность наличия сложной матричной и многоуровневой структуры в зависимости от степени совершенства.

Предпосылки к созданию ЕРС

Как уже отмечалось ранее, основное предназначение единой расчетной среды – повысить эффективность применения расчетных технологий в виде сокращения общего времени на расчетные процессы. Это достигается как за счет выработки наиболее оптимальной расчетной методологии с точки зрения соотношения «погрешность-ресурсоемкость», так и за счет максимально возможной автоматизации предопределенных операций расчетных процессов.

Глобально можно выделить три основных уровня совершенства в организации ЕРС в соответствии с тремя аспектами ее организации. Каждый из этих уровней позволяет добиться от ЕРС определенной эффективности в отношении вложенных в нее инвестиций (как временных, так и материальных).

Наиболее эффективным прообразом ЕРС является автоматизация расчетных методологий, позволяющие добиться достаточно быстрого возврата инвестиций вложенных в расчетную инфраструктуру (программное обеспечение и вычислительные ресурсы) за счет того, что весь расчетный опыт предприятия «оцифровывается», не привязан к конкретным персоналиям и может быть сразу доступен молодым специалистам. Такой подход в организации ЕРС особенно востребован на предприятии, страдающем от текучки квалифицированных кадров.

Дальнейшая интеграция и выстраивание расчетных процессов в ЕРС не несет такой большой эффективности в отдачи инвестиций, поскольку требует хорошей квалификации специалистов и серьезных подходов к отладке данных процессов для достижения максимальной робастности. Однако, ЕРС «в одном окне» позволяет проектировать максимально оптимальные с точки зрения технического задания изделия и проводить их виртуальные эксперименты.

Классификация ЕРС

В зависимости от профиля предприятия и задач, поставленных перед его расчетными подразделениями, можно выделить следующие типы ЕРС, проклассифицировав их по уровню разветвленности расчетных процессов и реализованной автоматизации.

Начальный уровень – АРМ (автоматизированные рабочие места) и специализированные расчетные вертикальные приложения. Функционал универсального расчетного комплекса ограничивается графическим интерфейсом пользователя, позволяющим задавать параметры расчета определенной задачи и на выходе получать отчет с готовыми результатами.

Продвинутый уровень – интегрирующие оболочки с предопределенными автоматизированными расчетными процессами. Позволяют применять сторонние расчетные коды для формирования первичного облика изделия, проведения кроссверификации расчетов, расширения функционала базовых решателей.

Высший уровень – моделирование на уровне систем. Результаты расчетов интерпретируются в математические модели для проведения виртуального эксперимента и для оценки поведения изделия на эксплуатационных режимах.

© SimuLabs4D, АО "СимуЛабс", 2016-2017. Перепечатка данного материала, а равно отдельных его частей запрещена.

 
 
Контактная информация

111672, г. Москва,
ул. Суздальская, д. 46,
офис 203

Тел. : +7 (495) 646-56-77