仿真设计流程精选(九篇)

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第1篇：仿真设计流程范文

关键词： 飞行器设计； 协同设计仿真管理平台； SIMULIA SLM； 二次开发

中图分类号： V414.41； TB115.1文献标志码： B

0引言

企业竞争力主要体现在创新设计能力方面，企业效益则直接受到产品的质量、周期和成本等要素的影响.设计是一项创造性的活动，主要是根据用户的需求对产品进行定义.总体设计承担整个设计过程的组织和协调任务，因此总体能力强弱直接影响产品开发的成败.飞行器总体设计就是对飞行器系统工程进行科学的技术管理，即创造产品概念、形成总体方案、实施技术协调；建模与仿真技术是保障系统方案的整体优化、协调系统功能设计和实现的关键手段.

当前阶段，数字化设计技术已在飞行器设计过程中得到众多应用，但在传统研发模式下，数字仿真技术还没有成为核心技术手段和研制流程的标准环节.数字化技术已经加快飞行器设计进程，但许多设计师个人积累的研制经验、模型和数据尚未得到有效管理，设计知识的传承还没有找到有效途径.数字仿真技术是一项复杂的技术活动，在仿真建模、仿真模型确认和仿真结果评估等环节需要进行严格的过程管理，才能得到高质量仿真结果，支持产品设计.飞行器总体设计能力提升、知识积累和复用需要数字仿真技术，实施数字仿真技术需要在技术和资源保障等方面突破具体困难.

数字化设计技术代表当前先进的设计理念，国外在数字化设计技术方面取得很大进展，主要应用领域涉及航天、航空和兵器等.相关研究工作如美国沃特公司建立导弹综合设计系统[1]，美国军方建立IHAT系统，集成几何、气动、推进、弹道、热、结构、稳定性与控制和费用指标等 [2]，美国NASA针对新一代运载技术建立AEE设计集成环境[3].

国内亦高度重视数字化设计技术发展，国内诸多企业和研究部门正着手建立一批有代表性的导弹集成设计平台，如国防科技大学航天与材料学院采用J2EE架构建立导弹系统集成设计通用平台[45]，西北工业大学航天学院建立导弹总体方案设计系统[67]等.

本文针对复杂环境下高超声速飞行器总体设计集成度高、结构复杂、开发周期长和试验成本巨大等特点，通过二次开发，应用SIMULIA SLM系统构建飞行器协同设计仿真管理平台，基本实现飞行器总体方案数字化设计仿真、设计知识的积累和复用，为飞行器总体设计人员提供专业化设计、仿真分析和数据管理工具，研究成果对企业协同设计仿真管理平台的构建具有一定的参考价值.

1平台架构

高超声速飞行器协同设计仿真管理平台的架构见图1，分为基础资源层、平台服务层、仿真应用层、设计应用层和平台门户层等5层.

2平台实现

为实现平台框架中提到的各项功能，需要基于成熟的仿真数据管理平台框架软件进行二次开发，本文选择SIMULIA SLM系统作为基础框架软件进行二次开发.

图 1平台架构

2.1平台门户层

各专业设计师与仿真工程师可通过统一的门户界面登录，在统一平台网络环境中完成从预研论证、方案设计到工程设计等业务所需的飞行器全研制周期数字化设计仿真工作.系统客户端包括总体、制导控制系统、结构和气动等能力单元的人机交互操作界面.具体讲，根据型号研制现状，通过定制开发方式，平台门户层提供IE风格的、支持插件的满足不同设计阶段、不同设计人员的人机交互界面.

平台登录界面见图2.

图 2平台登录界面

2.2设计应用层

设计应用层主要由总体、制导控制系统、结构和气动等能力单元的专业快速设计系统组成.设计能力单元是按照飞行器研制流程工作需求组织的小规模多专业协同设计环境.专业快速设计系统是按照型号作业需求、利用作业流程组织的单专业数字化设计系统.专业的通用分析流程是专业设计经验积累、抽取、分解、标准化、组合配置串接出的复杂设计过程，数据、工具、过程与人员相互独立，通过接口定制形成设计数据流，用标准过程形式封装各类分析软件（商业软件和自编程序）形成技术支撑能力；通过计算过程自动化降低人员数量需求、人机交互补充系统智能处理水平，形成能力驱动型的研发模式.具体讲，根据型号研制现状，通过定制开发，设计师在人机交互界面上完成设计数据输入、查看设计结果输出、反馈设计决策和获得设计帮助支持等.

2.3仿真应用层

仿真应用层主要由总体、制导控制系统、结构和气动等能力单元的仿真系统组成，主要工作有：（1）将标准的自动化程度高的有精度保障的仿真流程添加界面，封装成设计流程，供型号设计师使用.（2）将标准的有一定技术成熟度的仿真流程作为分析模版，供专业仿真工程师使用.（3）将企业共享的仿真工具、经验参数、专业模型和分析模版作为技术资源，供平台上的专业研究师使用，创建作业分析流程.

仿真应用层作为能力培养单位，具有仿真项目管理、专业知识管理、IT技术支持、仿真业务审核和仿真共享空间等交互工作界面.具体讲，根据企业技术积累现状和专业发展能力水平，通过二次开发定制，仿真应用层能建立满足产品研发所需的数字化仿真环境.

2.4平台服务层

平台服务层将实现对企业现有的知识数据、专业模型、分析流程、专业工具和IT工具等进行有效的配置管理，通过IT技术能力有效实施系统工程思想的管理方法，在数据集成管理、工具集成及过程自动化、系统协同仿真和稳健性优化等信息处理能力方面通过大幅提高数据交互效率和质量、仿真计算效率和数据处理能力、丰富决策手段和其科学性，最终实现设计人员的工作效率提高、研发周期缩短、设计质量提升的目的.平台服务层是数字仿真管理平台建设的核心基础条件，需要专业仿真数据管理平台框架软件的支持.

2.5基础资源层

基础资源层将产品研发中积累、总结、归纳所形成的产品设计经验，软件分析工具，硬件计算设备等进行有效的共享管理；分类存储和积累产品设计数据有利于设计信息的汇总、设计知识的提炼和设计帮助的实时支持；共享软硬件技术资源并通过与资源管理和调度系统的集成，能为全体设计人员提供高性能计算资源，提高设计效率和可靠性，提高投资的效益.基础资源层中的技术元素需要专业数据库系统等资源支持，接受平台管理层的调度和管理.

3应用实例

以方案阶段导弹典型设计参数的优化和仿真验证为目标，将总体、弹道、气动和结构等专业的仿真过程集成于数字仿真管理平台，初步实现各专业的设计仿真工作的流程化.通过流程的运行考核数字仿真管理平台的数据管理、任务管理和流程管理功能.相关应用成果见图3～5.

图 3飞行器总体参数初步设计图 4气动设计仿真

图 5结构设计仿真

通过某型号方案设计仿真在平台中的应用，实现导弹方案阶段设计仿真工作的流程化，形成6大业务流程和21个仿真流程，实现设计方法的灵活调用、积累、复用和更新；通过平台化的数据流转和管理实现专业间数据流转、过程数据版本的规范化管理和数据引用的可追溯性；通过4个专业应用验证数字仿真管理平台的基本功能；验证知识积累和复用机制的可行性；验证业务流程模型的提炼和仿真过程的组织符合型号研制的工作实际.

4结束语

将SIMULIA SLM系统作为基础框架软件进行二次开发，构建飞行器总体协同设计仿真管理平台的雏形，并得到初步应用.研究成果对企业仿真数据管理平台的构建具有一定的参考价值.

虽然数字化仿真技术已经应用于产品全生命周期的各阶段，并取得显著效果，很多企业越来越认识到仿真数据管理的重要性和必要性，但是构建企业级的仿真数据管理平台仍面临着许多挑战.

（1）目前，市场上的商用仿真数据管理软件都还处于发展和完善阶段，并且仿真数据管理平台需要根据企业自身的需求进行大量的定制开发和实施工作；

（2）结合定制开发，企业自身业务流程、仿真流程的梳理是1个不断迭代的过程，需要专业级主任设计师长期不懈的努力；

（3）需要企业进行仿真数据、经验知识的积累，并使仿真应用规范化、标准化；

（4）仿真工具的开放性和易集成性对仿真数据管理平台的构建也有至关重要的影响.

因此，构建真正的能适应企业自身需求发展的数字仿真管理平台还需要整体规划、分布实施，本文所完成的工作只是万里迈出的第一步.参考文献：

[1]ROCH A J. Missile integrated design analysis systems （MIDAS）[C]//Proc AIAA 19th Aerospace Sci Meeting， AIAA19810285， St Louis， 1981.

[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]陈敏， 张为华， 戴金海. 导弹系统集成设计通用平台及关键技术[J]. 弹箭与制导学报， 2008， 28（2）： 15.

[5]李国正， 陈敏， 张为华. 动态可扩充的导弹集成设计平台及其关键技术研究[J]. 弹箭与制导学报， 2008， 28（5）： 1418.

第2篇：仿真设计流程范文

关键词： 模拟分析； 数据管理； CAE模板

中图分类号： TP392文献标志码： B

0引言

中国第一汽车股份有限公司（简称一汽）技术中心承担一汽集团商用车产品、乘用车产品及发动机、变速箱、车身和汽车电子等重要总成的自主研发任务，在国内最早将CAE技术用于汽车产品自主研发.经过二十多年的发展，CAE技术已经在一汽技术中心的产品开发中得到广泛应用，发挥重要作用，形成基础部、车身部和发动机部等多支数百人、实践经验丰富的CAE仿真分析团队，涉及的领域涵盖商用车和乘用车的发动机、底盘、车身和整车等，囊括整车多体动力学分析（平顺性和操纵稳定性仿真、悬架性能、中低频振动、动力性和经济性等）、车身安全和结构分析（碰撞和安全性、车身模态、强度和刚度分析等）、整车及发动机CFD分析（发动机冷却系统、机舱流动分析、气缸内流动燃烧分析、整车空气动力学分析、空调系统分析和气动噪声分析等）和结构分析（缸体、缸盖有限元分析，发动机悬置托架拓扑优化和疲劳耐久性分析等）以及涉及单学科和多学科的优化分析等.

经过多年投入，相关的软、硬件设施得到完善，与产品设计体系、试验验证体系一道，成为产品开发的重要支撑.CAE的重要性、有效性得到广泛认同，形成较为完整并经实践验证可行的一套分析流程和规范.随着产品性能要求的不断提升和新技术、新方法的应用，技术中心CAE专家和部门也在不断对其进行更新和修订，保证CAE技术对设计的指导作用.在长期的分析实践中，积累了大量的CAE分析模型、数据、结果、报告及与相关的试验数据.

技术中心十分强调CAE工程师与设计师、试验工程师的协作，CAE工程师隶属于各个专业科室，除结构分析外，没有专门的计算分析科室.这种组织结构有利于CAE工程师与设计师的交流，有利于对问题的准确理解和定义，也有利于向设计师准确地解释分析结果.

随着业务规模的发展，技术中心CAE应用也体现出不足，主要体现在以下几方面：

（1）知识和数据管理.大量的仿真分析数据存储于个人计算机上，没有统一存储和按项目及数据属性分类归档，难以检索，难以共享和重复利用；仿真分析数据目前的存储和管理方式造成部门之间信息共享困难，部门之间信息和数据沟通效率低；虽积累了大量的各学科分析流程经验，但没有系统地总结和梳理，缺乏标准化、规范化和文档化，难以有效推广利用，仿真分析结果的一致性难以保证；向新员工传授已有仿真分析经验的过程较慢，不利于新员工的快速成长.

（2）项目支撑.对于大的车型或总成研发项目，多个部门人员参与并产生众多分析任务，缺乏对分析任务进展和结果进行监控的方便方式；缺少支持项目经理充分利用CAE工具的环境和平台.

（3）效率和资源.重复工作占用大量人力资源，骨干人员深陷常规分析任务，影响其在新方法、新技术研究方面投入精力，不利于专业长远发展；CAE相关软、硬件资源的应用效率得不到统计评估.

基于上述情况，有必要建立支撑仿真数据及知识管理的IT系统.

1需求分析与系统设计

1.1总体目标

若想改变技术中心CAE工作的现状，需建立企业级的CAE数据及知识管理平台.从技术中心的研发特点和现状出发，充分体现和溶入技术中心在长期的CAE实践中取得的成果、经验和规范，形成一个基于成熟CAE系统架构的企业级协同仿真平台.该平台将仿真知识（数据）管理、仿真流程管理及权限和分析任务管理等功能融于一体，建立并不断积累技术中心仿真分析知识库，实现CAE项目质量监控，促进技术中心的CAE应用，从而支持企业的产品研发和创新工作.同时，借鉴国外同行的CAE分析发展成熟的实践经验，快速提高和完善CAE能力以协助自主研发能力的提高.

系统目标：

（1）CAE数据及知识的管理、积累和重用.

（2）项目质量保障，规范CAE活动、有效支持产品开发项目、实现CAE分析的工程价值.

1.2系统设计思路

技术中心CAE数据及知识管理系统基于SimManager R3.1 产品框架实现，该产品框架包括仿真数据和流程管理的基本功能.CAE数据及知识管理系统的功能在该产品框架基础上通过配置和开发实现.这种方式有助于缩短开发时间、降低项目风险，并保证系统运行的稳定性和扩展性.

在系统体系架构设计方面，构建中心级仿真数据及知识管理平台框架+各科室专业仿真流程的设计方式.中心级的仿真数据及知识管理平台框架涵盖系统及各专业通用的功能，如公共数据维护、外部系统接口、数据版本控制及变更、报告自动生成、知识重用和仿真业务流程等，该框架在比较长的时期内保持稳定.各个专业的分析流程随着CAE技术和手段的不断完善逐步扩展和丰富.成熟和规范的专业流程可以通过自动化的方式在系统中使用，提高工作效率；相对不成熟的分析流程可以通过数据的版本控制功能按照存储数据规范将仿真数据保存到平台数据库，不影响数据和知识的积累.中心框架和专业学科见图1.

整体功能架构包括中心级CAE管理模块、各专业学科功能模块和外部系统集成接口模块3个部分.

中心级CAE管理模块包括在SimManager 产品基础上建立CAE数据及知识管理模块、项目质量监控模块和业务流程管理模块等.SimManager 产品包括基础数据管理模块、基础流程管理模块、基础权限管理模块、集成客户端模块和数据库接口模块等.在基础功能模块的基础上通过开发和配置建立中心级CAE数据及知识管理系统的架构，该架构保持稳定性，满足技术中心目前及未来发展的需要.

各专业学科，包括安全学科、多体动力学学科、CFD学科、NVH学科、结构与耐久性学科和工艺仿真学科等都需要使用CAE数据及知识管理系统，并且将来可以向其他学科扩展.其中安全学科、多体动力学学科和CFD学科等有超出中心级模块的需求，需要针对本学科进行功能开发.其他学科的需求由中心级的模块功能涵盖.

外部系统集成接口模块提供外部系统集成接口，包括从信息网提取人员信息（通过中间格式文件），并预留高性能计算系统接口.

CAE数据及知识管理系统支持各种角色从客户端（B/S架构客户端）以自己的权限在系统中进行工作，系统支持技术中心用户异地访问和使用.

1.4CAE知识管理和重用

CAE数据及知识管理系统实现CAE知识的管理和重用，CAE知识表现在：（1）评价参数；（2）分析报告；（3）分析过程数据，设计模型，网格模型，设计输入条件，分析模型，求解文件，原始结果和关键结果等；（4）分析规范，包括分析流程规范、分析相关材料数据、标准模型和二次开发工具等.

这些CAE知识通过CAE任务模板、自动化流程和分类保存的CAE数据模型等方式实现管理并重用.

1.5数据库设计

数据库设计决定系统存储数据的规范，是整个系统运行的基础.CAE数据及知识管理系统的数据库设计在SimManager产品已经构建的数据库设计基础之上，通过配置和开发以满足CAE集成平台的业务需要.

面向CAE分析业务的相关数据类型，涉及前处理、求解、后处理和其他分析业务等.在此基础上，CAE集成平台根据平台业务需要增加平台自有的数据类型，其关系见图3，图中箭头表示“继承自”的关系.

1.6流程和权限管理

基于SimManager的CAE数据及知识管理系统的流程管理步骤：（1）详细分析和梳理用户流程及调研结果；（2）定义、规划数据模型，定义流程中的数据模型；（3）定义、规划流程动作，定义流程动作的输入、输出；（4）配置数据模型；（5）流程动作相关配置或开发；（6）如果有队列系统，考虑队列系统的集成.

CAE数据及知识管理系统中的用户权限管理是通过基础运行框架SimManager的权限访问系统中角色（Role）、域/项目（Domain/Project）和数据级别（Release Level）等来综合实现的.具体为：（1）对数据的权限，包括对数据的读、写、删除、流程执行、数据等级提升、数据等级降低、流程的终止和更改数据所有者等；（2）流程权限，系统根据角色的不同，对流程功能进行分配，包括普通用户流程、审计管理流程、系统管理功能和安全管理功能等.在CAE数据及知识管理系统中，通过角色和数据级别等方式，实现对用户的权限控制.例如，项目中包括哪些人员，哪些人员为管理者、哪些为分析项目负责人，一旦具有相应的角色和权限，即可以访问相应的数据，进行相应的操作.

2系统实施

2.1系统架构定义

CAE数据及知识管理系统的部署结构见图4.包括：（1）客户端/本地机，用户主要通过浏览器访问CAE数据及知识管理系统网络平台；（2）SimManager网络应用服务器为一立的服务器；（3）数据库采用用户目前使用的Oracle数据库系统；（4）文件存储服务器直接mount到SimManager服务器端；（5）SimManager和应用软件的License通过Flexm等方式安装在License服务器上.专业科室的专业工具软件的License平台不做通用管理，但是需要保证在需要软件许可时能够访问对应的License服务器.

访问与集成方式有两种：（1）客户端/本地机以http方式访问SimManager网络应用服务器，在本地机上应安装有JRE环境；（2）SimManager平台以JDBC方式访问数据库，对数据库的访问为开箱即用功能，只需在数据库中创建数据库实例即可，部署完成即可使用.

2.2系统数据模型构建

充分利用SimManager产品自带的数据模型，结合技术中心的实际仿真业务需要，对数据模型进行构建.基于简洁实用的原则，构建以下数据模型：

（1）CAE任务模板.一个CAE任务模板代表一个标准的分析类型，在CAE任务模板上附属相关分类属性、仿真数据归档规范、评价参数、应用工具和报告模板等文档.CAE任务模板作为仿真分析工作实施、仿真数据入库保存和创建CAE任务的依据.各专业必须对CAE相关的分析类型进行梳理和归纳，建立标准的CAE任务模板.

（2）项目.与技术中心项目管理系统的项目相一致，对应实际的研发项目.可以在系统中创建或者从项目管理系统中导入.

（3）任务.CAE任务作为在项目中实例化的CAE任务模板，可以作为分配给CAE工程师的最小的工作单元.

（4）方案.即附属于一个任务的分析方案，在一个任务下，设计师可以提交多个轮次多个设计方案作为输入供CAE工程师进行分析，CAE工程师也可以自己创建方案并进行分析.一个方案包括一系列的分析数据，如评价参数、设计模型、网格模型、设计输入条件、分析模型、原始结果、关键结果和分析报告等，这些分析数据依据相应的CAE任务模板的规范保存.

在CAE数据及知识管理系统中，充分考虑仿真数据分类和查看，用户可以从项目、学科和产品节点等视角查看相关仿真数据.

2.3CAE知识管理和项目质量保障

在CAE知识管理和项目质量保障方面，系统借助以下技术措施和应用来实现需求：（1）CAE仿真数据的分类；（2）项目、学科和产品视角的数据查看；（3）对标历史数据，用于对比当前方案与同类历史方案的同类参数，协助分析任务判断当前方案的优劣，同时帮助分析随着年代的推移，各个参数的变化趋势；（4）评价参数跟踪，用于在一个任务进行过程中，方案的评价参数随着迭代逐步变化的情况；（5）评价参数分类满足情况统计，将所有模板的设计相关的评价参数按照标准分类，评估在一个项目、任务或某产品节点的相关设计和相关评价参数对各个分类的满足情况.

2.4与其他系统集成

与CAE数据及知识管理平台相关联的系统包括中心信息网、各专业室求解服务器队列系统和项目管理系统等.

CAE数据及知识管理系统的人员信息来自于技术中心OA网，CAE管理系统集成队列系统MSC.Analysis Manager/PBS，实现求解任务的远程提交和监控.系统的项目信息和项目管理系统保持一致，可以导入也可以在系统中直接创建.

3仿真分析自动化

在系统中集成仿真软件，尤其是CFD模块和安全模块，相关流程紧密结合在系统中，实现仿真过程的自动化，提高效率.

SimManager提供服务器端（SSAE）和客户端（CSAE）两种运行方式封装应用软件.服务器端运行方式应用软件安装在服务器端，用户无交互运行；客户端运行方式应用软件安装在客户端，用户通过浏览器登陆到SimManager服务器，执行相应的流程，SimManager调用相应的应用程序，用户以交互式或自动方式来执行应用程序.

SimManager将工具软件封装在流程中，有两种运行方式：（1）交互式，SimManager将应用软件启动，用户在软件中操作完成相应的任务工作；（2）自动式，SimManager将应用软件启动，根据提供的脚本模板自动完成相应的工作.

3.1气道CFD分析自动化

为方便在气道设计过程中及时根据气道稳态CFD模拟分析结果指导气道3D模型的设计，同时对气道模拟分析过程规范化，开发嵌入到CAE平台中的气道自动分析流程模块，自动分析过程见图5.

仿真规范管理是对安全仿真分析所涉及的相关技术准备文件、过程文件、接过文件和仿真方法等相关的规范文件进行明确定义及编写，并在系统开发过程中进行固化，指导实际的仿真分析工作，主要包括：（1）材料名称命名规范；（2）截面特性名称命名规范；（3）焊点文件编写规范；（4）车身总成命名规范；（5）所有相关文件的命名规范；（6）各分析模版的计算分析规范；（7）关键结果提取规范；（8）自动化报告生成规范.

第3篇：仿真设计流程范文

（上海飞机设计研究院国家重点实验室，中国 上海 201210）

【摘　要】航电全数字仿真在航电系统性能的确认及验证（V&V）流程中有着重要的作用，有助于进行早期评估以优化所有资源的使用，减少开发时间。研究了航电全数字仿真平台的软硬件实现，并利用研究成果搭建了航电系统全数字仿真平台，该平台可用于对航电系统需求进行确认。

关键词 全数字仿真；航电系统；需求确认

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

航电全数字仿真在航电系统性能的确认及验证（V&V）流程中有着重要的作用，在航电设计的早期阶段，通过模型及仿真的方式进行系统可行性分析、验证，有助于进行早期评估以优化所有资源的使用，能在短时间内检验构型变化，从而减少开发时间。

本文所研究的航电全数字仿真平台主要包括主仿真系统和上位机仿真监控软件、建模相关软件等。在数字仿真阶段，模型之间通过反射内存网或以太网交换数据，各仿真节点可自由配置航电模型。考虑后续向半物理仿真测试的要求，主仿真系统要具备高度可复用性，预留与前端设备的数据接口，并且在不修改已开发的仿真模型基础上，顺利实现全数字仿真向半物理仿真的过渡。上位机软件提供程控开关，实现模型和配线的同时切换，便于真实设备接入仿真网络。

1　系统整体网络拓扑结构

航电全数字仿真系统采用上下位机结构形式。上位机主要运行仿真建模及仿真试验的应用软件，如Rhapsody、实时仿真过程的监控软件、数据模型管理平台等。上位机采用普通PC机，Windows操作系统。下位机采用工业控制计算机，PCI总线形式。在实时内核的调度下运行多任务的航电系统的仿真模型，通过反射内存网或以太网模拟各分系统间的数据链路，并响应上位机的命令，实现数据上传与下载。仿真监控计算机与实时仿真节点通过以太网进行连接，它们之间的通讯是通过TCP/IP协议，仿真监控计算机与实时仿真节点通过以太网主要是传输监控软件发给实时节点的指令；实时仿真节点之间的数据通讯是通过反射内存网或以太网，模拟航电系统各模块间的数据通讯，仿真监控计算机对反射内存网上传输的数据进行监控。航电全数字仿真平台网络拓扑结构见图1。

2　系统工作流程图

航电全数字仿真平台的工作流程图如图2所示。数据模型管理平台导入系统ICD数据，设计仿真网络和硬件信息，导出Rhapsody模型的ICD数据和打包、解包算法。Rhapsody设计航电系统的状态图，进行全数字仿真。在数据模型管理平台描述航电系统数据的实际物理形式。最后导出航电系统的实时仿真Rhapsody模型。实时模型与全数字模型融合生成，最终的实时仿真模型。通过Rhapsody将导出Rhapsody模型编译为可执行仿真程序。监控软件下载实时仿真模型，并且监控运在嵌入式系统的实时模型的变量。同时监控软件可以将实时仿真的模型的数据保存到本地数据库中，仿真结束后可以解析回放记录的数据。

3　实时系统设计

实时操作系统VxWorks开发是整个航电全数字仿真平台的基础和核心。VxWorks镜像的制作和VxWorks应用程序的开发是下位机实时系统的主要工作。

3.1　VxWorks镜像制作

VxWorks镜像成生可以通过Tornado建立一个bootable工程，并对VxWorks的内核进行裁减，裁剪过程如图3所示。裁剪结束后需要对romInit.s、romStart.c、sysAlib.s、sysLib.c等文件进行修改，满足场景要求。

3.2　VxWorks应用程序的开发

VxWorks应用程序开发包括检测下位机PCI设备、下位机IP地址配置、PCI板卡驱动程序设计等，本文以PCI板卡驱动程序设计为例说明开发过程。在VxWorks中以太网、串行设备的驱动开发与普通的PCI板卡的开发有很大的不同，具体的开发过程如图4所示。

4　结束语

本文研究了航电全数字仿真平台的软硬件实现，并利用研究成果搭建了航电系统全数字仿真平台，该全数字仿真平台可以用于航电系统设计早期对航电系统的需求进行确认，以期在航电系统设计早期尽早对系统的可用性和完整性进行测试，减少开发时间，符合确认及验证（V&V）流程。

参考文献

［1］余修端,孙秀霞,秦硕.全数字通用飞行仿真平台的设计与实现[J].计算机工程,2008,34(17):263-265.

［2］敖情波,杨志勇,杜明鲜,等.一种通用的仿真平台的设计[J].中国集成电路,2009.11(126):45-50.

［3］郭晓燕,汪亚杰.航电全数字仿真技术研究[J].科技创新导报,2011,30.

［4］王金波.基于故障注入的嵌入式软件安全性测试框架及实现[J].计算机应用研究,2012,29(8):2994-2295.

第4篇：仿真设计流程范文

【关键词】ERP沙盘 集团化 仿真系统

一、引言

现有的ERP沙盘模拟课程以及配套的ERP仿真系统是基于单个企业的流程仿真，包括仿真企业的组织结构模型、业务流程模型、作业流程建模、流程仿真优化。然而在实际教学过程中，一旦某个模拟企业经营不善则面临破产。但为了能让破产的模拟企业能够继续参与运营，需要由授课教师向企业注资，而注资后的企业在后续运营过程中又会对其他企业产生负面影响。为了解决上述问题，本课题拟对在ERP企业内部流程仿真模拟的基础上，将购买法应用于非同一控制下的集团企业并购中，设计并实现了一套基于集团化的企业ERP仿真系统。

二、支持企业并购的集团企业ERP仿真模拟系统

（一）基于Comet的HTTP长连接实现消息推送机制。

COMET使用了客户端（Web浏览器，使用XMLHttpRequest）和服务器之间的持久连接。

这种机制解决了系统的性能要求，每当一个消息需要发送到客户端，如果客户端的一个持久连接是开放的，客户端应该立刻收到它而几乎没有延迟。如果客户端需要将消息发送给服务器，可以使用非持久连接，服务器处理完后立即返回。

（二）基于序列化对象的对象关系数据库设计。

集团企业ERP仿真软件的数据库由40余张表构成，其主体部分如图2所示。其中小组盘面信息和操作数据均通过序列化对象进行存储。特别是操作数据实现了面向对象的多态数据存储。

基于序列化对象的对象关系数据库设计主要包括两部分，一部分为数据库设计，在关系数据库平台上通过存储序列化对象实现了对象关系数据的存储。另外一部分是通过应用程序中的业务逻辑代码实现了对象序列化和反序列化操作。

集团企业ERP仿真软件的数据库由40余张表构成，其中小组盘面信息和操作数据均通过序列化对象进行存储。特别是操作数据实现了面向对象的多态数据存储。

（三）集团企业ERP仿真软件的架构设计。

2.基于Command模式的命令架构

仿真企业的每项操作在设计之初均有条件的允许“撤销”，以便在企业误操作时可以撤销因误操作造成的影响，因此，系统在设计上采用了设计模式中的Command模式架构。

三、总结

集团化的企业ERP仿真模拟系统可以直接进行软件销售或是经过改造开发出针对高校教学的实训产品或其它产品销售。另外基于Comet的HTTP长连接的消息推送机制也可以作为中间件销售，可以嵌入到其它产品中为其提供即时消息服务。这将会取得很好的经济效应。

参考文献：

[1]梁文菲， 黄厚宽. 对象/关系映射技术与面向对象数据库技术比较分析.中国科技信息， 2006，（21）.

第5篇：仿真设计流程范文

针对工程师缺乏有限元知识成为许多厂家成功应用冲压CAE软件的障碍的问题，以汽车翼子板为例，详细介绍JSTAMP/NV的冲压仿真模板定制功能.该功能使工程师在缺乏有限元知识的情况下能成熟应用冲压仿真技术.

关键词：

JSTAMP/NV； 模板定制； 冲压仿真； 汽车； 翼子板

中图分类号： TG386； TB115.7

文献标志码： B

0引言

随着有限元技术的日益普及，冲压仿真技术已被越来越多的模具和冲压厂商重视.在引入冲压仿真软件的同时，各厂商需要面对一个难题，即工程师缺乏有限元知识，不能有效地利用仿真软件并进行合理的参数设置.各个软件提供商针对该问题都有不同的应对方案，本文介绍的JSOL公司冲压仿真软件JSTAMP/NV即可简单、有效地提供模板定制功能.

1模板定制功能概述

所谓模板定制，即通过在原有默认仿真参数的基础上，或根据实际需要进一步优化参数，进而设定相应的仿真工序流程，然后将上述所有设定保存为模板.①在下次碰到类似工艺方案的零件时，即可直接套用模板，而不必再次设定工艺流程和仿真参数，大大提升仿真工作效率并可以继承前人的仿真经验，降低应用冲压仿真技术的门槛，使新人也可快速上手JSTAMP/NV仿真软件，实现冲压仿真的流程化和标准化.

2汽车翼子板模板定制的应用实例

为具体地介绍模板定制功能，本文通过对汽车翼子板的仿真参数和工艺流程进行模板设定，以实现不同的仿真目标，如快速计算、标准计算和精确计算等.

2.1工艺方案和参数设置概述

根据翼子板的CAD数据以及实际生产中的工艺设置要求，仿真分析工序流程见图1，其中，自重分析和拉延前的板料夹持为仿真工序.由于考虑板料自重和夹紧过程中产生的应力应变问题，故单独提取出来作为一个仿真工序.

在产品研发的不同阶段，仿真的目的不同，仿真参数的设置也不同：在产品设计的初级阶段时，为快速评估产品的可成形性，仿真参数应以快速为首要目标进行设置，以减少分析时间、提升产品设计质量；在模具制造开始的前期，须对工艺数模进行精确的仿真评估，此时的仿真参数就要以仿真的高精度为目标，确保模具制造的高精度，减少试模和返修成本②.这些仿真参数包括拉深速度、单元类型、摩擦因数、坯料网格大小和质量缩放等，根据不同的仿真目的，对上述仿真参数进行设定即可完成模板定制.

第6篇：仿真设计流程范文

中图分类号：TP391.9 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0173-02

航空货运站内处理货物类型多，流程复杂，时效性强，其设计过程是一项复杂的系统工程。本文针对货运站的作业特点，结合仿真设计理念，研究航空货运站仿真设计模型的建立过程，并初步探讨其参数化模型原理。

1.航空货运的作业流程

1.1出港流程

出港货物车辆站台卸货，货物将首先进行清点、登记、称重、X光检查，安检合格后，进行组合作业，完成组合的集装货进行复重、挂吊牌作业，而后进入立体存储，根据航班起飞指令进行编组等待。

1.2进港流程

进港货物运至货运站空侧，经数量清点和信息录入，而后送至分解工作台分解、清点、录入，分解完的散货送至散货暂存区短期存储。依据货代或货主提货申请，送至陆侧交接区装车。

1.3中转流程

中转货物在空侧交接完毕后，送至进港货运站，完成分解、理货作业并暂存于对应的中转作业区，后送至出港货运站再次出港。

2.航空货运站作业特点与仿真需求

2.1生产的间断性

航空货运站作业通常是不连续、间断性的。这就决定了在运行仿真模型时应采取分段分时仿真，仿真时刻为完成客户最后一票货单，并将所有的进出港作业都完成。航空货运站仿真模型属于终止型仿真，而不属于稳态型仿真。

2.2生产任务的不平衡性

生产任务的不平衡性主要表现在：时间上的不平衡性；日货物处理量的不平衡性；收发货作业量与组合分解作业量的不平衡性等。这种不平衡性造成了存储容量、输送设备、组合分解设备、暂存区以及作业人员方面的不平衡。某些造成航空货运站生产任务的不平衡性的因素是客观存在的，可以通过改善作业方法和流程来适应这种不平衡性。通过仿真模型，应用不同的设备调度策略和作业计划，在生产任务不平衡的情况下，来验证该策略和作业计划对设备利用率和系统效率的影响。

2.3生产任务的集中性

在生产过程中，订单处理、安检暂存、集装货存储搬运这几个作业基本是同时进行的。因此，航空货运站整个作业流程规划、设备配置、区域划分和设置、人员数量和构成等其他参数是否可以满足高峰使用需求，需要经过仿真模型运行后得以准确评价。另一方面，仿真模型也对设备使用情况、人员需求情况进行分析和评价，并评价系统的作业能力。

3.航空货运站仿真模型的建立

3.1模块化建模的基本原理

根据模块化设计思想的基本原理和方法，将航空货运站按照一定的原则，划分为若干个模块模型，这些模块具有一定的独立性，可在不同计算机上进行仿真模型开发和运行；同时通过对各个模块之间的接口或参数进行定义，将不同模块在同一台计算机上连接成一个完整的模型，进行整个复杂系统的仿真模型运行。

3.2模块模型划分的原则

（1）按照物理平面或空间布局来划分模块模型；

（2）按照功能要求来划分模块模型；

（3）按照关键作业设备来划分模块模型。

3.3航空货运站仿真模型

结合层次分析理论，航空货运站可按照“系统层―子系统层―模块层―单元层―参数层” 建立仿真模型。模块层是完成特定独立功能的单元集合，单元层是仿真建模的最小单元。

航空货运站仿真模型可划分为以下模块：

（1）站台模块。进出港陆侧车辆到指定站台交接货，使用叉车搬运或人工搬运方式，将暂存区的货物装卸上车。涉及单元：人工搬运单元、叉车搬运单元、散货暂存单元。

（2）安检模块。经站台收货的散货送至X光机安检、称重，合格货物经过叉车搬运，送至散货暂存区域等待组合，安检不合格货物退回。涉及单元：X光机单元、称重单元、叉车搬运单元、散货暂存单元。

（3）散货搬运模块。进出港货物通过上一模块单元处理后，使用人工搬运或叉车搬运方式，按照系统约定路线和逻辑，将货物送至下一个模块单元。涉及单元：叉车搬运单元。

（4）海关查验模块。出港货物进过安检模块、进港货物进过分解组合模块后，一定比例送至海关查验。查验合格货物送至下一模块，不合格货物送至海关暂扣区。涉及单元：叉车搬运单元、叉车货架单元、散货暂存单元。

（5）散货存储模块。对于在站时间较长的散货以及安检、海关暂扣的货物，需送至散货存储模块处理。涉及单元：叉车搬运单元、叉车货架单元、散货存储单元。

（6）中转模块。中转货物包括散货和集装货两种。进港需中转货物经过集装货搬运模块或组合分解模块后，送至中转模块，等待再一次出港。涉及单元：叉车搬运单元、ETV单元、散货存储单元、集装货存储单元。

（7）组合分解模块。出港货物经过安检模块、散货暂存模块，进港货物经过集装货存储模块、集装货搬运模块后送至组合分解模块，进行散货/集装货的组合分解工作。涉及单元：组合分解单元、辊道台输送单元。

（8）集装货搬运模块。出港货物经过组合分解模块、进港货物经过集装货存储模块后送至集装货搬运模块，按照系统约定路线和逻辑，送至下一个处理模块。涉及单元：TV单元、辊道台输送单元。

（9）集装货存储模块。对于在站时间较长的进出港集装货，送至集装货存储模块处理。涉及单元：TV单元、ETV单元、辊道台输送单元。

（10）集装货直通模块。对于不需要经过货运站组合分解、安检模块的直通货物，送至集装货直通模块处理。涉及单元：集装货暂存单元、ETV单元、辊道台输送单元。

4.航空货运站仿真参数化模型

在建立参数化模型时，一般可从三个方面对系统进行描述，即几何属性、动作属性和系统属性。航空货运站中任何单元的几何属性都可由基本的尺寸和位置参数定义。可得参数方程：

G（P，S）=P（x，y，z）+S（l，w，h）

式中： G―几何属性；P―位置参数；S―尺寸参数。

对于单元还要定义它的动作属性，动作属性可分成两类：运动参数和保障参数。可得参数方程：

V（M，R）=M（s，a）+W（p）

式中：V―动作属性；M―运动参数；W―保障参数；

仿真单元的系统属性也包括两个方面：约束参数和能力参数。可得参数方程：

A（Q，E）=Q（t）+E（t）

式中：A―系统属性；M―约束参数；W―能力参数；

利用这三类属性，经过适当的简化和抽象，对仿真模型中“单元层”元素依次定义，就能描述航空货运站整个系统。

5.结语

参数化的航空货运站仿真设计，是提升此类复杂系统工程设计的重要手段，一方面可客观验证设计方案的准确性，另一方面通过动态运行仿真模型，为未来生产组织提供决策依据。

参考文献

第7篇：仿真设计流程范文

关键词： 业务流程; 仿真培训; 流程知识; 自动测评

中图分类号： TN919?34; TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 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

传统针对应用系统培训考核存在诸多的弊端：

（1） 考生进行流程业务过程的考试结果无存储记录，不能审核;

（2） 流程业务操作的题型不记录考生的操作步骤和时间，无法考察考生在完成过程性知识点过程中的正确与否;

（3） 考核结果的批阅方式仍然采取人工进行批阅，费时费力且容易出错。

针对以上情况，为不断提高工作效率，提升服务水平，规范化、标准化培训考核，本文提出一个仿真培训考核方案，其特点是针对流程业务题型能够实现：

（1） 流程业务题型题库的管理;

（2） 题型数据的初始化;

（3） 记录考生在进行系统操作过程中的流程日志;

（4） 记录考生考试答题的操作时间;

（5） 支持仿真培训功能;

（6） 根据评分规则实现考生答案的自动评分，提高批阅效率，尤其是面对大量试卷时做到统一标准，短时间内完成批阅。

1 国内外仿真考评系统研究现状

国内外虽然拥有各种仿真考评系统，但基于流程知识的仿真培训考核操作过程中的自动评分却很少涉及。计算机自动评分（Computer Automated Scoring，CAS）是指使用计算机程序来模拟人工评分的标准及内部过程，对开放式题目和表现性活动进行评分及反馈。最早的CAS系统产生于教育领域，如对学校或者培训机构的认证考试，文献[1?3]就是针对教学考卷考试知识点的自动评分。随着理论和技术的发展，CAS发展到多个领域，运用于航海、建筑、技能考核等，但是这些领域往往针对需要员工进行现场实地操作的业务，如文献[4?7]。自动考评在电力行业的应用也较为广泛，但大部分考评系统只对实务型业务开展。目前，各领域操作的流程越来越重要，对业务操作的序列性也越发的重视。虽然目前有针对流程性业务的培训系统，但是流程性业务知识培训后的考评却较少涉及，虽然文献[8]提到了仿真系统的自动测评技术，但是却没有利用操作过程中系统活动日志为依据来进行判断。本文利用系统的操作痕迹即操作日志，根据仿真系统中存储的答案为每一类型流程题型设计一个自动评分规则，完成业务流程操作的仿真培训自动评分。

2 系统流程与结构模型设计

2.1 系统流程设计

针对本文提出的研究方案，以构建新型流程知识仿真考核系统，提高现代应用程序培训考核质量为宗旨，服务于引进了新型复杂应用需要进行人员培训的电力公司。

根据图1的流程图，本文设计的流程知识仿真培训考核系统相对于传统计算机应用考试系统，其仿真试题题库存储、考试环境准备、评判试卷、成绩汇总等工作都由系统支持，提高了培训考评的公平公正。

流程题型业务仿真界面即流程题型考核界面与实际操作系统界面具有完全相同的操作环境;逻辑包含流程业务逻辑和评分规则，流程知识业务逻辑是与考核知识点相对应的业务流程逻辑，评分规则是题目评分的算法细则;数据域包括初始化数据，考试输入数据，期望输出结果即题目所对应的答案结果数据，考生输出结果即考生输入数据依流程逻辑所产生的结果;结果包括获取考试环境数据即获取考试场次编号、考生编号等环境数据，记录考试操作痕迹即记录考题所要求的操作过程痕迹，输出答题结果即输出考试结果和答题、操作记录。

3 基于操作日志的流程知识培训考核关键问题

3.1 基于操作日志的流程知识测评自动化模型

业务流程是由若干相互关联的、按照一定时间和逻辑顺序组成的活动集合，而活动是由相应的角色通过利用各种资源来执行有相应的输入、处理规则和输出组成。流程业务题型就是在业务流程的基础上，根据业务之间的关联以及时间或逻辑顺序在系统中进行操作的一种题型，操作中涉及到的各种知识即流程知识。

本仿真系统的考核主要针对考生的流程题型的操作进行评判，考生的操作导致系统状态的变化。因此，对考生考试过程中的操作序列的提取主要通过存储考生在进行流程考试操作过程中的操作日志到数据库中来实现。同时，将考生的操作直接定义为事件来表示考生的操作序列，用四元组表示事件E（M，D，S，P）。其中M为操作模块，D为操作日志，通过操作日志可以反映考生的操作顺序和操作时间，S为进行操作后后续模块状态，P表示进行该操作需要的参数即初始化数据。当对所有的操作都定义成事件的标准形式后，把每道题的最简正确操作序列存入数据库的评分规则库中，这样就完成了正确答案的操作序列表示。

在事件E中，日志D的结构是由考生的操作顺序以及操作过程中的时间组成，即D可以表示为D（H，T）。H表示在日志中存储的考试的操作步骤，即各操作之间的顺序，H的存储方式是一个三维数组，为H（Iv，V，Ov），V表示业务流程活动，Iv表示活动V的输入数据，Ov表示活动V的输出数据;T表示考生操作完流程耗费的时间。如D中存储的信息可以是（（（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骤是sace，完成流程花费的时间为10 min，最终结果是Oc。其中，s代表start，e代表end。

本文自动测评结合操作序列和操作结果一同进行测评。因此本文提出的实操题型的自动测评模型如图3所示。

图3中的推理机利用事先设定好的每个操作步骤的评分标准实现对考生的合理评分。动态数据库主要存储考生操作过程中的相关信息，如初始状态、推理规则等，可以在系统推理或成绩计算过程中动态生成或删除。

3.2 基于操作日志的流程知识考评方案

在进行自动评分过程中，首先抽取待评试卷，从规则库中找出每道题对应的规则组成待用规则集存入动态数据库。待用规则即正确答案，对于基于结果或序列的操作所表示的分别是正确答案或最简操作步骤。

在确定了操作测评的自动化模型以及评分流程后，评分的算法主要是：判断正确答案的操作序列是否出现在考生的操作步骤中，根据考生操作日志判断考生的操作顺序是否正确。由于正确答案的操作序列存在多个可能，需逐个比对，只有均不符合才能判定考生的操作不全对。若答题有时间限制，查看答题时间是否有超出规定答题时间，若超出则根据评分条件进行相应的减分。具体流程如图4所示。

图4 实操考核自动评分流程

3.3 基于操作日志的流程知识自动评分规则

自动评分的规则主要通过考生的操作日志，比较实际操作过程与标准过程的差异来进行。评分规则的设置原理为操作到某一步多少分，得出正确结果多少分，然后计算总得分。每一个类型的题都有自己的评分规则，即每一类型的业务操作流程都有一个评分规则，每道题的评分规则是事先定义好存放在规则库中。图5是本系统中提出的评分规则的评分过程图，根据每个题型的得分标准进行相应的评分，最终得出流程的总分。

图5 操作步骤评分过程

4 实例研究

某电力公司在系统中进行业务流程考核，用流程日志记录每个考生的操作痕迹，包括考试答题操作时间，操作先后顺序等信息。当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，将这一步的结果传递到下一步的初始数据中进行数据装载。每一步的操作都有一个操作序列存取考生的操作题目、操作日志、操作结果和初始数据信息。之后根据自动评分流程将考生的操作序列和题目的标准操作序列进行比对，将期望输出结果跟考生实际结果比较得出考生实操的最终分数。

在实际操作过程中，假设考生在考试过程中的操作步骤为sacmge，那么对该考生该业务中考试的操作日志D中存储的操作路径H为（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（Im，m，Om），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），上一活动的输出是下一活动的输入，即Os与Ia相同，而考生操作这一流程的时间为10 min，因此，D的存储信息为（H，10 min）。而规则库中存储的这一业务的正确操作路径为sacfge，即正确操作路径为H1（（0，s，Os），（Ia，a，Oa），（Ic，c，Oc），（If，f，Of），（Ig，g，Og），（Ig，e，Og）），同时业务规定在进行操作花费的时间不得多于15 min。因此，该流程存于规则库中的正确答案应为（H1，15 min）。评分规则此时比较实际操作过程与标准过程的差异。根据评分规则，该考生的前两步正确，但是c之后的活动应为f，而考生的操作是c?>m，遍历考生接下来的所有操作均无f，系统扣除该步骤分。再对比标准答案中，f的下一活动为g，同时遍历考生日志得到g，遍历到e结束。而考生的操作时间为10 min<15 min，没有超出该题的时间限制，不需扣除超时分数。

因此，虽然考生最终结果跟标准答案一样，但操作过程中却有错误，没有完全掌握业务流程知识。而基于操作日志的仿真考评方案就能根据考生的操作序列进行比对，真正起到考察考生流程知识点掌握情况以及熟练程度，帮助考生针对性的进行再培训。

5 结 语

本文给出了操作序列表示方法和测评的自动化模型，在此基础上建立考核自动评分流程。同时结合实例构建出有效的自动评分方案。该系统在实际中的应用，克服了传统流程性考试人工评分的不足，实现相对、客观，提高了流程业务知识点考核的工作效率，同时也降低了业务培训考核的成本。随着现代计算机技术的不断进步，面向流程性业务题型的自动阅卷技术也将不断成熟，必将在今后的仿真培训考核系统中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 严可，胡国平，魏思，等.面向大规模英语口语机考的复述题自动评分技术[J].清华大学学报：自然科学版，2009（z1）：1356?1362.

[2] 李学俊.基于人工智能的主观题自动评分算法实现[J].江南大学学报：自然科学版，2009（3）：292?295.

[3] 李莉，张太红. LSA在中文短文自动判分系统中的应用研究[J].计算机工程与应用，2007（20）：177?180.

[4] 项曙光，岳金彩，李玉刚.过程仿真培训成绩的自动评定及其实现（Ⅱ）：培训成绩自动评分的实现[J].计算机仿真，1999（5）：6?10.

[5] 傅，李志忠，杨宇航.基于流程图和仿真的维修培训系统[J].计算机仿真，2006（6）：282?285.

[6] 王兴武，常喜茂，董青，等.基于Web的火电仿真培训系统研究及实现[J].系统仿真学报，2006（11）：3091?3094.

第8篇：仿真设计流程范文

“数字信号处理”课程是高等学校电子信息类专业的主干课程，理论概念复杂抽象，涉及到大量的数学推导过程，学生理解和掌握起来有一定难度。因此，很多高校以MATLAB软件作为仿真平台，完成一些基本理论和数字滤波器设计理论的仿真实验，这样对于学生理解数字信号处理的基本概念和理论有一定的帮助，但如何结合相关理论设计实际的DSP电路系统成为课程教学发展的主要瓶颈[1][2][3][4]。因此，我系开设了“DSP电路设计”课程，通过基于模型设计的现代电路设计流程，采用MATLAB软件和Xilinx公司的Zed Board开发板作为实践的软、硬件平台，为学生提供一个实现DSP系统较为完整的工程实现方法和流程。

1.基于模型设计的现代电路设计流程

Simulink[5]是基于模型设计的开发平台和工具，对动态系统进行模拟、仿真、分析。Simulink提的系统基本模型库包括各类信号源，信号终端，各种线性和非线性器件、连线、插件等;Simulink提供两种HDL代码自动生成工具：（1）HDL Coder可以将用户自定义的函数、Simulink 模型、和State?ow图生成简洁、可综合的 VHDL或者Verilog代码。（2）Filter Design HDL Coder可以将DSP系统工具箱设计的定点滤波器生成简洁、可综合的VHDL或者Verilog代码。电路的综合、布局布线、实现工具由Xilinx公司的ISE或者Vivado完成，整个设计流程如图1所示。

图1 基于模型设计的现代电路设计流程

2.理论课程部分

理论课程部分主要立足与Xilinx公司的ZedBoard板卡的硬件资源，并补充一些与实际应用紧密相关理论预算法。主要包括定点数与浮点数、数据量化、关键路径分析、加减乘除电路、乘累加单元电路、FIR滤波器、IIR滤波器在FPGA上的实现。为了锻炼学生实际系统的设计能力，还增加了CORDIC算法和在基带电路广泛应用的级联积分梳状 CIC（Cascade Integrator Comb）滤波器相关内容。通过理论知识与实际DSP系统的紧密衔接，帮助学生对理论知识的进一步深入理解。

3.实验课程部分

实验课程部分包括两部分：基础设计实验和综合设计实验[6]。实验平台软件采用Simulink完成模型设计与代码转换，Xilinx公司的Vivado完成代码的综合、布局布线、FPGA电路实现;硬件采用Xilinx公司最先进的7系列ZedBoard开发板。将先进的硬件和基于模型设计的现代电路设计流程融入到实验教学环境中，直接业界流行的工程开发流程接轨，这样有利于学生在未来工作环境中适应力德提升。

（1）基础设计实验

基础设计实验主要以模仿和验证为主，使学生快速掌握基于模型设计进行DSP系统的开发流程，熟悉ZedBoard开发板的硬件相关资源，为后续综合设计实验奠定良好基础。基础设计实验主要分为三 部分。

第一部分通过建立一个简单的DSP系统，让学生熟悉利用基于模型设计的现代电路设计流程实现DSP系统，并完成FPGA开发板上的调试。通过该部分实验，学生可了解 浮点系统与定点系统的区别，运算电路的数据溢出，数据位宽的量化，以及如何根据芯片逻辑资源规划电路的实现，进一步理解实际系统与理论的区别与联系。

第二部分设计一个复杂、完整的DSP系统，如图2所示。该系统包括信号源的输入和相关滤波器的设计，通过软硬件协同仿真的方式加深学生对于理论仿真与系统实际仿真的区别，提高学生在线调试DSP系统的能力。

图2 基于模型设计的软硬件协同仿真DSP系统

图3 GSM系统中的DDC滤波器组成

第三部分是主要是一些与课程理论相关的一些新技术知识的应用实验，例如GSM（Global System系for Mobile Communications）统中的DDC（Digital Down Converter）滤波器设计。输入信号的采样率为69.333MHz，输出信号的采样率为270.832MHz。为了满足设计规范要求，该DDC由三级滤波组成，如图3所示。第一级为CIC滤波器;第二级为补偿FIR滤波器，补偿第一级通带内的衰减;第三级为编程可调的FIR滤波器，完成DDC滤波器的总的通带增益和采样率调整。该实验涉及知识面有一定深度、模型设计复杂，实验的完成使学生进一步提高整个DSP系统的设计能力。

（2）综合设计实验

课程末期安排学生分组完成综合设计，设计题目是结合教师的教学工作和相关科研项目提出，例如：基带系统的信道编码系统设计、语音信号的数字滤波系统设计、图像信号消噪声滤波系统设计等。学生确定题目后，根据设计要求和实验平台，查阅资料，进行系统设计。实验成后现场演示实验结果，采用答辩方式说明设计思路及方案，提交实验设计报告。通过完成综合设计实验，学生可以提高团队合作的能力、综合应用相关知识解决实际问题的能力，为未来的实际工作奠定基础。

第9篇：仿真设计流程范文

关键词：ASIC；设计流程；数字集成电路

中图分类号：TN742 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 16-0028-02

进入21世纪以后，通信技术的发展与人民生活需求的不断增长，导致集成电路的需求出现井喷式的增长。集成电路分为专用集成电路和通用集成电路。相比通用集成电路，专用集成电路面向特定用户，品种多，批量少，需求设计和生产周期短，同时功耗更低，重量更轻，体积更小，性能更好，成本更低等优点。因此涌现出来一大批数字集成电路（简称ASIC）设计公司。其中，北京的微电子集成产业园和上海的张江微电子园集中了国内很多的芯片设计（简称IC设计）公司和国外顶尖IC设计公司驻中国研发部。而专用集成电路是现在集成电路设计的研究热点。包含有数字集成电路（简称ASIC）设计、模拟ASIC设计、数模混合ASIC设计、射频ASIC设计等类型。本论文研究集成电路中最为广泛的数字ASIC设计。ASIC设计过程总共分为5个阶段，分别为：项目策划、总体设计、详细设计与可测性设计、时序验证与版图设计、流片与整理。这5个阶段以文档的递交作为完成阶段性完成任务的分界点。本论文也将以此5个阶段为主线进行研究和讨论。

一、项目策划

在集成电路设计的第一个阶段是项目策划。这就需要开发团队在正式进入是实质性研发阶段之前，需要对该产品潜在的市场需求进行调研。根据调研的结果，做出可行性报告。将此可行性报告提交市场和研发部门进行论证，讨论该产品研发的正确性与否。如果可行，则写项目任务书，用以给出明确的产品性能的大致说明，项目进度、研发周期管理等的。

二、总体设计

第二阶段是总体设计。总体设计阶段的主要任务是：认真分析市场的需求，确定设计对象以及设计目标。在原先第一阶段给出的项目任务书的基础上，进一步充实芯片的功能确定，内外部性能的要求，芯片验收的参数指标。同时要积极组织各方面的人员论证各种实现可行的系统实现方案，选择最佳的实现方案，敲定最终的系统实现方案，以及加工工程，工艺水平。在系统实现方案完成之后，需要是使用仿真软件进行系统设计，并进行仿真，进行可行性验证。通过仿真结果，来初步估计产品的最终性能。这一阶段所做的工作，最终以系统规范化说明书为任务完成的标准。在系统规范化说明书中，主要包含有晶片面积的估计；．产品研发预算估计；初始的产品系统结构设计；风险分析；设立产品的目标、可行性和里程碑；设计路线和开发工具的选定。其中需要指出的是进行系统设计以及系统仿真的可行性分析。可行性分析是第二阶段最重要的一个环节，它是对该项目的利润模型、开发周期和风险性的分析。一方面，该ASIC开发项目的最终产品是替代目前的一个成功产品，则成本降低与功能增强是项目最突出的任务。另一方面，该ASIC开发项目旨在开辟新的市场或者替代目前尚未成功的产品，研发时间将是项目中首先关心的文图。由于项目的研发策略会对整个项目的结构设计、开发等产生巨大的影响，项目规划者需要根据项目的具体情况在正式研发阶段开始之前对项目的这些驱动因素进行归纳分析，以制定项目的研发策略。

三、详细设计与可测性设计

数字研发流程走到此，如果前面的任务全部走完，那么研发将进入实质性的开发阶段。这一个过程又拆分为如下的模块：

（一）顶层模块划分

顶层设计是一个富有创造性的阶段，在这个阶段，要定义产品的顶层架构。许多经典的工程折中问题都需要在这个阶段做出决定。产品的开销、设计的开销、产品上市时间、资源需求和风险之间的对比也是顶层结构设计过程中的一部分。这个阶段中的创造性思维对于产品的成功有着极大的影响。创造性可以体现在产品的创意、顶层架构设计创意和设计流程的创意等方面。这个阶段的工作主要由少数具有结构设计和系统设计才能的高级工程师参与。这一阶段的具体任务是：讨论几个顶层结构备选项；分析这几个顶层结构选项——需要考虑技术灵活性、资源需求及开发周期等；完成顶层结构设计说明；确定关键的模块(如果需要，这些模块可以尽早开始)；确定需要使用的第三方IP模块；选择开发组成员；确定新的工具；确定开发路线/流程；讨论风险；预估硅片面积、输入输出引脚、开销和功耗等。这个阶段需要递交的文档则是这个阶段需要递交的文档：结构设计文档与ASIC开发计划文档。在结构设计文档中，设计者需要清楚地描述电路板、软件和ASIC的划分。通常ASIC作为系统中的一个重要部分，它的功能需要在顶层结构设计说明中详细的描述。ASIC开发计划：这个计划必须经过项目管理人员的验收通过。同时，还需要完成设计线路描述文档。这个文档要再次定义项目开发中所需要的工具、技术和方法。

（二）模块级详细设计

模块级详细设计，顾名思义，则是将顶层结构合理地划分成一些更小的模块。各个小设计模块间需认真细致的合理划分。划分着需要确定功能功能，模块与模块之间的联系等等。为了明了给对方展示划分结果，ASIC的层次化结构一般以图示方式表示。

本阶段的任务分别为：将顶层架构分解成更小的模块；定义模块的功能和接口；回顾上一阶段完成的初始项目开发计划和顶层结构设计文档；风险进一步分析；开发规范(代码编写风格，开发环境的目录结构）；检查芯片设计规则(晶片温度，封装，引脚，供电等)；还需要做的工作是重新估计芯片的门数。本阶段输出的则是各个模块的设计文档，以及准确的项目研发计划。同时，从该阶段开始，需要设计人员将ASIC的生产商必须确定下来。项目管理者必须与ASIC生产商建立例会制度，在这些例会中需要讨论ASIC的结构和设计路线。因为ASIC生产商有他们的一套生产流程和他们自己的技术特点，设计也需要遵循他们的设计规则。以免设计走不必要的弯路，耽误设计进度。

（三）模块实现

模块设计阶段，则是以文档引导设计。主要任务为：模块及设计、编码、测试和综合；芯片级的测试环境设计、编码和测试；给出一个更准确的芯片面积估计。在这个阶段，编码的测试一般使用VCS或者是modelsim软件。代码综合使用的综合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。这个阶段输出所有的模块设计、代码和模块织的测试；初始的模块级综合；最终决定的芯片引脚。

（四）系统仿真，综合和版图设计前门级仿真阶段

该阶段的主要任务是：撰写系统测试文档；编写测试伪代码；进行RTL（硬件描述语言）级与门级仿真；记录跟踪问题的解决过程，如可能，使用错误自动报告系统进行错误的反馈和修改；检查芯片设计是否满足设计规范；开始撰写芯片的使用指南；自行编写综合脚本，进行设计综合(这个时候就需要掌握TCL脚本的简单写法)；依据芯片特性，大致画出芯片内模块摆放的方法成功地完成第这个阶段输出的条目如下：验收过的系统仿真；所有的RTL级仿真和门级仿真完成及测试报告；综合后的网表。

四、时序验证和版图设计

ASIC设计的第四部分是时序验证和版图设计。这个阶段是通过时序分析来指导版图设计。主要的流程如图1所示。

这个阶段需要多次进行预布局布线，从整个电路中提取出所有时序路径并计算信号沿在路径上的延迟传播，进而找出违背时序约束的错误(主要是SetupTime和HoldTime)，这些信息添加进入下一轮布局布线方案，尽最大可能的合理布局布线，通过一次次的仿真确定最终的版图信息，并将最终版布局布线之后的版图进行后仿真。这些工作进行完毕以后需要输出物理设计与设计验证两个文档。物理设计(PhysicalDesign)是VLSI设计中最消耗时间的一步.他的工作是将电路设计中的每一个元器件（包括电阻、电容、晶体管、电感等）以及这些元器件之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信。而在版图设

计完成以后，非常重要的一步工作是版图验证。版图验证主要包括有设计规则检查(DRC)，版图的电路提取(NE)，电学规则检查(ERC)和寄生参数提取(PE)。对版图进行布局与布线不仅不要丰富的专业知识，同时更需要很多模拟电子以及布线的经验。布局布线使用的工具一般为SocEncounter。SOCEncounter采用层次化设计功能将芯片分割成多个小块，以便单独进行设计，再重新进行组装。SOCEncounter首先读入RTL或门级网表，并快速构建可准确代表最终芯片（包括时序、布线、芯片大小，功耗和信号完整性）的芯片“虚拟原型”。通过使用物理虚拟原型功能，设计师可以快速验证物理可行性并在逻辑上进行必要更改。在布局布线的时候，需要首先指定IO，电源和地的布置，制定平面布置、插入时钟树等工作之后，才可以进行开始使用工具进行自动的布局布线。最后得到的布局布线的结果仍然需要手工调整，才可以得到合理的设计版图。

五、流片与整理阶段

数字集成电路设计的最后阶段为流片与整理阶段。在完成版图设计之后的仿真和综合之后，网表被送去生产。生产签字文档将作为设计者和生产厂商之间的ASIC生产签字的根据。这个文档清楚地描述了网表的版本号、ASIC生产商所需要的测试向量、质量意向和商业上的问题等。签字之前，ASIC生产厂商需要仔细检查设计者提供的网表文件、版图设计结果和测试向量。通常ASIC生产厂商要求测试向量在签字之前是经过仿真的，这是一个比较长的过程。在样片返回设计公司以后，仍然需要测试芯片；用错误报告数据库跟踪测试中出现的错误；分析失败的测试例；对ASIC中出现的错误进行定位；针对ASIC中出现的错误，确定在网表中的改动；评估芯片的工作电压范围和温度范围(环境测试)；进行与其他已有产品的互通性测试。确保生产的集成电路达到最初规定的性能与设计指标。

综上所述，由于底层工艺技术的不断变化，以及新工具厂商的出现，ASIC设计流程会出现一些流程上的调整，这个流程也不是一层不变。本论文所讲述的是现在各个IC设计公司通用的设计流程。

参考文献：

[1]我国数字频率合成芯片获突破性进展. /news_show.asp.