應用背景

隨著科技的飛速發展，現代工程重要裝備的設計與制造正變得越來越復雜。這些裝備往往涉及多個學科的交叉融合，包括機械、電子、控制、軟件等多個領域。隨著集機、電、液等技術于一體的復雜系統朝著高可靠性、長壽命、高成本等方向發展，基于高可靠性的產品優化設計是工業界面臨的重要挑戰。

復雜裝備系統設計時面臨分析工具繁多且接口眾多、上下游數據傳遞無法自動化傳遞，協同效率較低、行業設計經驗/最佳實踐無法標準化重用等問題。與此同時，傳統的工程設計流程往往存在設計周期長、試驗成本高、仿真精度低、可靠性控制成本高。因此，需要打造一款通用軟件平臺將可靠性&優化分析流程進行規范化和組件化集成封裝處理，使工程師在產品設計階段基于大量的仿真分析和試驗驗證就可以確保設計方案在各種工況下的穩定性和可靠性。

解決方案

卓研可靠性設計分析平臺采用數值仿真+可靠性仿真的技術路線，基于數字樣機提供的樣本空間進行多學科優化設計與可靠性仿真分析，軟件支持自研程序、主流CAD/CAE工具軟件的封裝形成一系列專用組件，提供多種流程控制組件，可完成循環、分支等復雜流程的搭建，從而形成面向不同行業、不同專業的復雜仿真流程，并實現流程的自動化執行。

 

平臺功能

平臺采用數字樣機多學科聯合仿真技術，引入“概率+非概率”可靠性算法和智能優化算法，形成國產自主的“仿真+可靠性+多學科優化+模型驗證”平臺，解決工程重要裝備面臨的設計周期長、試驗成本高、仿真精度低、可靠性優化難等問題。

1、仿真模型庫建設

基于文本模式集成支持批處理方式運行的軟件或程序。

• 集成方式：通過求解器的輸入文件和輸出文件定義設計參數和響應量；
• 運行方式：通過批處理腳本運行求解器；
• 擴展性：通過開放的二次開發接口，支持用戶自定義封裝組件。

2、可靠性設計

1) 可靠性分配

• 支持可靠度、失效率等不同指標的分配；
• 提供等分配法、比例組合法、考慮重要度和復雜度的分配法等多種分配方法；
• 支持自定義需要分配的系統/部件組成；

2) 可靠性建模預計

• 拖拽方式圖形化可靠性建模，快捷建立裝備可靠性模型；
• 支持建立串聯模型、并聯模型等系統模型，支持分層建立系統可靠性模型；
• 提供直接輸入、分布計算方式進行可靠性分析結果計算；

3) 單元可靠性計算

• 不確定性概率量化（支持10余種概率分布）；
• 支持給定失效閾值下可靠度計算和給定可靠度下的特征值預計；
• 提供蒙特卡羅、一次二階矩、重要度采樣講堂等多種概率可靠性仿真算法；
• 支持考慮設計變量相關性下的可靠性仿真計算；
• 支持考慮設計參數時間變性的可靠性仿真計算；

4) 故障樹分析

• 圖形化建模；
• 支持與門、或門等門模型，以及頂事件、中間事件、基本事件、未展開事件等事件模型；
• 具備最小割集求解、頂事件發生概率計算等定量分析功能；

5) 系統可靠性評估

• 建立聯合分布函數；
• 基于關鍵退化性能參數進行相關性辨識；

• 多源數據融合；
• 共軛后驗分布；

3、優化設計

從多個學科領域和多個目標之間進行綜合優化，通過探索和利用系統中相互作用的協同機制，獲取系統整體最優性能以實現系統或產品的最佳設計，并提供多個權衡和可選的設計方案供決策者選擇。可基于仿真模型進行目標優化，也可基于代理模型進行優化設計。

• 參數自動尋優；
• 多學科協同優化；
• 單目標、多目標優化；

4、通用功能

探討更多可靠性設計分析方案：