基于EKM的仿真数据管理系统解决方案(共28页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上基于ANSYS EKM产品仿真数据管理平台专心-专注-专业目录0. 企业协同仿真平台蓝图企业中存在多种形式的仿真模式：单人单机仿真模式即涉及到多领域多工况的仿真任务由单人完成；部门级仿真模式即同一仿真项目由多人协同完成；企业级仿真模式即同一项目由多部门、多人协同完成。根据不同仿真模式面临的挑战，提供三种应用模式的协同仿真平台解决方案。通过对各种CAD/CAE软件、自研程序进行有机整合，对仿真数据进行有效管理，构建集成化的仿真计算执行环境；通过规范各仿真分析流程，提供分布式的数据存储与服务，构建基于部门或企业的综合仿真业务体系。协同仿真平台核心功能价值如下：n 提供分布

2、式协同工作环境和数据存储，高效协同n 流程可视化定义，任务自动流转，提高仿真效率n 实时监控流程，随时掌握项目进展及动态n 数据集中规范管理，自动抽取元信息，多维检索，减少大量查找数据时间n 丰富的访问权限及数据安全管理，保护知识产权n 创建可重用模板，简化操作，封装经验，积累知识，增强软件工具易用性n 集成软件工具，数据无缝传递，分析过程自动化n 提供三种平台部署模式（个人模式、基础共享模式、增强共享模式），可根据企业仿真组织形式及流程成熟度灵活部署协同仿真平台主要由EKM数据管理及Workbench仿真工具应用集成环境组成，通过EKM进行仿真流程及仿真过程数据的管理，仿真流程中的仿真任务可

3、由Workbench或其他仿真工具软件执行。ANSYS EKM仿真数据管理平台：能够实现仿真数据的多维度统一管理，并通过任务流程系统实现仿真项目、流程的有效管理，实现仿真人员、仿真任务、数据之间的高效协同。ANSYS Workbench仿真工具应用集成环境：打通工具软件间的数据关联，集成仿真过程中使用的仿真工具，形成统一的仿真客户端应用环境。1. 企业协同仿真平台之EKM：仿真数据管理系统n 分布式协同工作环境和数据存储，高效协同n 可视化的方式定义流程，任务自动流转，提高效率n 流程可实时监控，随时掌握项目进展及动态n 数据集中规范管理，快速获取数据，减少数据查找时间n 积累、重用仿真历史数

4、据n 丰富的访问权限及数据安全管理，保护知识产权人工环境下的仿真数据管理n 定义仿真流程重用模板，规范仿真流程n 信息、知识的有效传递n 面向工程定制应用程序，降低软件使用门槛n 远程服务器进行参数优化和What if研究，实现网络在线仿真n 三种平台部署模式（个人模式、基础共享模式、增强共享模式），可根据企业仿真组织形式及流程成熟度灵活部署 EKM环境下的仿真数据管理2. EKM平台架构与功能2.1 产品架构与核心模块图1 EKM产品架构图 EKM核心模块ANSYS EKM是美国ANSYS公司基于企业仿真现状提出的仿真工作管理解决方案。主要具备以下核心功能：n EKM提供企业仿真文件的统一管

5、理服务，并提供仿真数据（模型文件、结果文件、报告等）的上传下载、检索、版本管理、元数据管理、数据报告等功能，能够让用户随时获得现在和历史的仿真数据信息，实现全方位仿真数据管理。n EKM工作流系统规范仿真任务执行，保证正确的数据传递到正确的仿真人员，并且使仿真人员工作目的更加明确，从而有效提高仿真工作的效率。n EKM的柔性扩展机制能够将特定仿真流程固化，简化仿真过程。并能够与企业现有应用系统进行集成，实现大规模应用。2.2 系统部署ANSYS EKM是基于J2EE标准开发的应用系统，具有柔性的系统架构，能够支持主流的各种系统和环境。n EKM基于B/S及C/S软件架构n 支持多种操作系统，如

6、Windows, Linux等图2 EKM系统部署图图2 EKM系统部署n 支持各类J2EE应用服务器，如JBoss, IBM WebSphere, BEA WebLogic等n 支持各类关系数据库系统，如MySQL, DB2, Oracle, Microsoft SQL Server等n EKM集群服务器 EKM应用服务器可与数据库服务器、文件服务器分离，分别部署在不同的主机上 每个EKM应用服务器可直接与公共的文件服务器、数据库服务器进行连接n图3 EKM集群服务器部署n 分布式存储 EKM支持数据分布式存储在多个地区 EKM支持两种不同的数据传输模式： 标准传输模式：使用本地高速缓存服务

7、上传至中央服务器 即时访问模式：需要时从多个工作空间或数据仓库中检索和访问数据2.3 三种部署应用模式根据企业仿真组织形式和仿真流程成熟度，ANSYS EKM提供三种不同的部署应用模式。图4 EKM应用模式n 个人模式 适用于单一用户仿真数据管理 本机访问模式，直接从WorkbenchEKM网络客户端EKM Desktop访问 支持数据工作区管理 没有服务模式 支持Derby数据库n 基础共享模式 适用于独立部门仿真业务体系如仿真部门（科室/小组） 支持网络访问模式及多用户访问 可直接从WorkbenchEKM网络客户端EKM Desktop访问 服务需要启动和关闭 支持LDAP/AD验证 支

8、持邮件集成RSM集成PDM集成 支持Derby数据库，不支持外部数据库 不支持集群服务及网站服务器集成 用户数量有限（不多于10人）n 增强共享模式 适用于多部门、多人仿真综合体系 包括所有基础共享版功能 支持网络访问模式及多用户访问 支持MySQL,DB2,Oracle数据库及外部数据库 支持集群服务及网站服务器集成 用户数量无限表1 三种应用模式功能对比表功能要素个人模式基础共享模式增强共享模式用户数1不多于10人无限启动模式没有服务模式明确的服务启动和关闭模式 明确的服务启动和关闭模式网络访问无有有多用户访问无有有LDAP/AD验证无有有邮件集成无有有RSM集成无有有PDM集成无有有分布

9、式文件缓存无有有支持数据库DerbyDerbyMySQL,DB2,Oracle支持外部数据库无无有集群服务无无有网站服务器集成无无有、3. 系统管理3.1 安全和访问控制EKM提供多种访问及权限机制，保障数据安全。n 用户权限管理 基于对象的权限设置 支持的权限类型包括：读取、创建、删除、下载、修改、完全控制、生命周期图5 EKM中的用户权限 支持用户、用户组定义 支持Windows域服务器/LDAP集成n 工作空间管理 支持创建多个独立的数据分区 各分区可独立地配置和管理数据、用户及用户组n 生命周期管理 数据生命周期指一个数据对象在它有限的生命时间内所经历的阶段的集合 对存在于一个特殊阶段

10、的对象，可应用某些生命周期策略，如权限、自动删除设置等3.2 自动提醒n 用户可以设置对某一特定对象的事件提醒，如创建、更新、删除、移动等n 当事件触发时可以给通知列表中的人员发送邮件4. 数据管理模块EKM以对象的方式存储与管理数据，能够识别大量CAE仿真及通用数据文件格式，并提供了对数据的丰富操作。EKM的安全与权限机制保障了数据存储与访问的安全性。同时，EKM还提供了多种附加的CAE和PLM/PDM系统接口。图6数据管理界面4.1 数据对象及属性n 数据对象 数据在EKM中以对象的方式存储，而对象通过各种数据类型定义，包括EKM本身支持的类型和用户自定义类型 EKM支持的数据类型包括CA

11、E仿真数据文件类型（ANSYS产品家族、Abaqus、Nastran等）、常用数据文件类型（.txt, .doc, .pdf, .ppt, .xml等）等 用户自定义数据类型 可对EKM本身支持的数据类型进行扩充n 数据属性 EKM支持三种类型的数据属性，包括系统创建的属性，抽取的属性和用户自定义属性 系统创建的属性指EKM自动创建的属性，如名称、类型、大小、修改日期、作者等 抽取的属性指文件上传至EKM数据仓库过程中，系统从EKM本身支持或客户自定义的CAE仿真文件中抽取的属性 用户自定义属性指用户可以编辑的对象属性，如图片、描述等4.2 数据管理功能n 上传与下载 支持基于HTTP/浏览器

12、方式传输数据 支持通过客户端（EKM Desktop）方式批量传输数据 支持文件上传过程中自动抽取元数据图7 数据对象的基本操作n 基本数据操作 支持数据的创建、查看、修改、删除、拷贝、移动和重命名等基本数据操作n 数据依存关系 系统可以跟踪数据对象之间的关联关系，并图形化地显示 n 数据检索图8 数据依存关系 支持.txt、.doc、.pdf、.ppt、.xml、.rtf和.html等常用数据文件的关键字检索 支持基于对象属性进行检索 支持使用AND/OR等逻辑关系定义复杂的表达式，缩小属性搜索范围 支持对搜索的对象类型进行过滤 支持检索结果的保存、编辑和重新运行图9 高级检索：过滤搜索的对

13、象类型n 数据版本管理 支持针对对象的版本控制：添加、修改、识别、移除 支持创建版本分支 支持恢复先前版本 支持获取版本拷贝图10数据对象的检入检出 支持查看修订历史 支持访问已保存版本 支持对象的锁定和和解锁 支持对象的检入和检出n 数据生命周期管理 生命周期是指一个数据对象在它有限的生命时间内所经历的阶段的集合 如果一个EKM对象存在于一个特殊的阶段，某些生命周期的策略，比如权限和自动删除的设置就可以应用在该对象上和它的子对象上，通过转变数据生命周期阶段，实现数据相关属性的改变 支持UI方式或通过XML编辑器定义数据生命周期图11数据生命周期管理4.3 数据处理功能n 元数据抽取 元数据指

14、组成数据的数据，如CAE仿真文件中的模型信息（节点数、单元数、质量等） 数据上传时自动执行，系统通过其支持的仿真软件接口自动抽取元数据 支持的仿真软件接口包括FLUENT、ANSYS、WORKBENCH、CFX、Abaqus、Nastran、Simplorer、Polyflow等 上传中自动生成仿真细节报告n 数据挖掘图12 Workbench项目文件自动抽取元数据 支持针对仿真结果文件提取元数据，形成数据挖掘报告 当前支持的仿真文件类型：ANSYS Mechanical APDL结果文件（.rst, .rth, .rfl, .rmg）、CFX结果文件（.res）、FLUENT数据文件（.da

15、t）和POLYFLOW输出文件（.uns）n 报告生成 支持生成数据对比报告图13数据挖掘报告 支持生成仿真细节报告 支持生成数据挖掘报告 多个报告可合并形成报告集 报告支持XML、PDF和EXCEL格式n DOE和优化 包含DOE和优化的Workbench项目可以在EKM中运行，进行what-if研究 客户端无须安装Workbench，可实现在线仿真4.4 数据展示功能图14 DOE和优化n 数据看板 支持显示用户感兴趣数据对象的实时视图图15数据看板4.5 数据接口功能n 其他CAE接口 支持对ABAQUS、NASTRAN等第三方软件的数据文件进行解析n PLM/PDM系统接口 支持EKM

16、与PLM/PDM系统之间双向地交互和同步数据 支持的PLM/PDM系统有Windchill、Smarteam、Teamcenter和MatrixOne图16 PLM/PDM数据接口4.6 可扩展功能n 数据可视化 支持CAD、CAE及CAM软件模型轻量化显示 支持的CAE软件 ABAQUS Input(.inp,.fil,.odb)图17 仿真数据可视化 ANSYS Mechanical APDL Results(.rst,.rth) Fluent Case(.cas) NASTRAN Bulk Data(.bdf)5. 流程管理模块EKM流程管理模块提供分布式协同工作环境，支持方法管理和数据

17、文件传送控制，通过创建可重用模板，获取最佳实践和最小重构方法，支持知识的有效传递。5.1 EKM工作流 图18 多人协同仿真n EKM工作流由一系列按照特定顺序执行的步骤组成n 步骤执行方式包括顺序、并行或迭代等n 执行的步骤可以手动执行或自动执行（如批处理任务）图19 EKM工作流5.2 流程创建n EKM流程组成要素 变量（Variables）：工作流中传递的数据、参数等 节点（Nodes）：定义活动 流转（Transitions）：定义活动之间的联接（包含触发机制）图20 EKM工作流n 支持XML格式的流程定义文件（.wfxml, .wf.xml）n 提供可视化的流程定义环境（EKM

18、Studio）n 支持直接编辑生成流程定义文件图21 可视化流程定义n 提供多种类型流程任务节点：基本节点、批处理节点、迭代节点、自动执行节点、监控节点、DOE节点、优化节点、更新项目节点 基本节点：模拟基本的人工任务。 批处理节点：模拟需要长时间运行的自动任务 迭代节点：模拟迭代过程 自动节点：模拟自动任务 监控节点：监控外部进程或批处理任务的执行状态图22 流程任务节点 DOE节点：运行ANSYS的设计探索(DX)，获取设计点或给定输入参数的最佳设计点 优化节点：运行ANSYS的设计探索(DX)，使用完整的设计点和优化目标以执行优化任务。 更新分析项目节点：生成WB工程项目的仿真细节报告，

19、对WB工程项目中的CAE文件抽取元数据并添加到WB工程文件(wbpj)的属性中n 支持复杂业务流程的创建，包括决策点、并行状态、迭代等n 支持与作业管理系统（Windows Compute Cluster, LSF, SGE等）进行集成，进行大规模仿真问题的求解5.3 流程执行 n 启动工作项目 自动邮件通知工作项目执行人 指派单人：工作项目自动启动 指派多人：工作项目分配给第一个接收者n 支持流程启动后重新指派工作项目n 支持完成并提交工作项目图23 重新指派与提交工作项目5.4 流程监控n 流程状态 已准备（Ready） 已开始（Started） 未开始（Not Started） 完成（C

20、ompleted） 忽略（Omitted）n 支持图形化的状态显示，可跟踪工作流的状态和进展图24 流程运行监控6. EKM与WB集成关系EKM能够管理仿真流程，将仿真项目分解成可独立执行的仿真任务，仿真任务与人员、数据等关联。各仿真任务可通过Workbench（WB）或者其他分析软件完成。同时，EKM能够管理WB及其他分析软件在仿真执行过程中产生的数据。图25 EKM与WB集成关系n 仿真流程集成图26 仿真流程集成关系 EKM定义仿真流程，使仿真任务与人员、工具等关联 WB集成化工程分析环境可与EKM仿真流程中任务关联，执行各种仿真任务 WB定制仿真过程，实现各类仿真分析之前数据自动传递图

21、27 WB中的EKM客户端接口 WB定制仿真模板，封装仿真规范及经验，规范仿真步骤，实现仿真分析向导化n 仿真数据集成 WB中集成了EKM客户端程序接口，能够方便地将WB项目文件上传至EKM数据仓库进行管理 EKM内置了丰富的数据接口，其中包含ANSYS系列产品的大部分接口及一些第三方CAE 工具接口，WB的数据可在EKM中实现元数据抽取和报告生成 WB的DOE和优化功能集成到EKM中，包含DOE和优化的Workbench项目可以在EKM中运行，进行what-if研究图28 EKM运行WB项目7. 非功能性功能n 方便易用性 访问方便：通过Web浏览器即可访问 最少配置n 完整性（SPDM）

22、访问管理、数据管理、流程管理n 可扩充性 CAE数据接口：支持所有主要的ANSYS产品，可方便配置其他CAE产品及工具 用户数可扩展：包含三种应用模式：个人模式、基础共享模式、增强共享模式，支持不同数量的用户 IT资源可扩展：分布式部署，即插即用，支持不同的业务规模 可定制客户化应用程序n 跨平台性 基于Java框架，支持Windows及Linux操作系统8. 系统扩展与工程化定制n 支持用户界面定制：汉化界面、定义启动欢迎界面等n 支持外部应用程序配置，可用于元数据抽取、报告生成、批处理执行 EKM内置了丰富的外部应用程序 Dot：显示工作流程图 Cfx5dfile：从CFX文件抽取元数据和

23、生成报告 Cfx5post：从CFX文件抽取图片图29 汉化后的EKM界面 Fluent：从Fluent文件抽取数据生成报告 Ansys：从ANSYS APDL文件抽取元数据和生成报告 polyflowReport：从polyflow文件抽取数据和生成报告 Workbench：从Workbench文件抽取元数据和生成报告 caeinterface：从非ANSYS格式文件抽取元数据和生成报告，目前支持Nastran和Abaqus文件 外部应用程序的配置信息以XML格式存储在EKM中n 支持自定义数据类型 EKM内置了大量数据类型：AnsysDatabase、AnsysResult、WorkBen

24、chSimulation、CfxDefinition、CfxResult、FluentCase、PolyflowData、HfssProject、AnsoftDesigner等 支持界面方式定义数据类型 支持4种自定义数据类型：文件夹、分析工程、文件、内置数据类型扩展 支持元数据自动抽取 支持仿真报告自动生成图30 界面方式定义数据类型图31自定义数据类型元数据抽取n 支持定义宏 支持两种语言的宏：BeanShell和Python 宏的使用场景： 运行脚本对话框图32自定义数据类型仿真报告生成 工作流文件：为节点流转定义触发表达式，为工作项完成或批处理执行定义对话框 生命周期文件：在晋级或降级

25、前进行验证检查工作，在晋级或降级后执行自动化任务 自定义数据类型：加入新的动作菜单，为分析工程定义执行设置和更新逻辑 自定义应用程序：定义程序的初始化和执行脚本 提供公共的宏文件库，支持宏的全局共享和使用n 支持自定义应用对话框，使用XHTML语法图33 自定义应用对话框n 支持中/英文软件界面客户可以根据需要选择中文或英文版本9. 典型应用巴西石油公司协同仿真平台综合应用 n 面临问题 公司拥有多个独立的事业部，仿真工具及数据离散，急需进行数据工具的协同和整合 仿真过程中积累了大量的CFD仿真技术和方法，没有固化和管理起来，流程不够规范和标准 存在多种方式的数据使用和管理模式，不能保障数据唯

26、一性 几何简化过程繁杂，分析精度和收敛行不好，致使仿真分析工作质量不高 多种设计方案需要计算，时间成本高昂n 解决方案 通过EKM进行数据的组织、创建、合并、检索、搜索、比对、恢复、重用、沉淀 能与远端的存储仓库链接，数据分布式应用 可以进行数据/知识的传送/共享，并通过访问控制及权限管理保障数据安全性 利用EKM构建分析工作的网页模板，加快分析过程 分析报告标准化，可自动生成标准分析报告 基于CFD分析石化工业中的汽油分离问题，使用Fluent+Tgrid作为后台求解技术，保障计算精确度和收敛性 与非ANSYS工具的数据进行集成，如ModeFrontier、EnSight、EDEM、PHOE

27、NICS、自研熔炉设计工具、物理试验数据等n 客户价值 基于Web的应用模式，无需安装，使用方便 规范仿真流程和标准，仿真过程可以自动化执行，提高仿真分析效率 捕获分散的分析知识，使仿真知识得以积累和重用 建立结果输出标准，仿真分析报告标准化 调用远端高性能求解完成实时分析计算，降低了仿真时间成本图34 仿真自动化图35 巴西石油公司系统应用流程美国南佛罗里达州水资源管理局仿真过程管理n 面临问题 流体仿真过程复杂，没有建立统一规范的仿真流程 仿真分析产生大量的仿真数据，数据分散没有进行统一有效的管理，不能保障数据唯一性 数据查询检索及数据传递耗费大量的时间，同时数据安全性得不到保障图36 流

28、量数据生成过程图37 仿真分析过程n 解决方案 建立网络化的统一仿真数据管理平台，仿真数据可以进行上传下载、检索、版本控制、权限控制等，保证数据安全和重用 通过仿真流程管理机制，规范其多层次的计算流体力学仿真流程，定义数据传递关系及节点流转触发条件，通过流程模板规范仿真过程中任务和数据传递 流程可自动执行，提高仿真的效率图38 南佛罗里达水资源管理局解决方案 n 客户价值 摒弃了传统的仿真项目执行沟通的方式，以可视化的方式定义流程，任务自动流转，提高仿真效率 仿真流程可实时监控，掌握仿真任务执行动态，实现仿真任务可控 通过仿真数据统一规范集成管理，减少大量查找数据的时间，保障数据安全性及唯一性

29、，实现数据的重用ANSYS全球仿真数据管理(WSDM)n 面临问题 全球多个仿真部门，仿真人员多，数据量大 仿真数据形成孤岛，数据没有统一管理，导致数据量成倍增加 数据传递困难，无法快速查找和检索，不能基于数据获取知识 工程师无法摆脱低层面的重复仿真分析工作，仿真工作效率低 n 解决方案 通过建立全球性的仿真数据管理平台，实现仿真数据分布式统一管理 对数据分区管理，数据审核评估后，进行网络化全球发布共享图39 分布式数据管理 通过访问及数据权限控制，保证不同区域人员，不同级别职位人员具有不同的数据权限，保障数据的安全性 针对不同的数据对象建立客户化看板，将客户关注的对象进行集中展示 通过构建自

30、动化仿真流程能够重复执行仿真分析工作，提高仿真工作效率 图40 EKM分布式服务图41 EKM分布式存储图42 客户端访问分布式数据中心图43全球仿真数据解决方案n 客户价值 通过数据的分布式统一管理，实现数据在公司不同团队间重用，解决了数据孤岛问题 网络化得数据传递检索方式，大大减少了数据搜索传递的时间，提高工作效率 数据安全性得到了保障，保护了知识产权，有利于数据知识的积累和重用ANSYS Benchmark 系统n 面临问题 ANSYS研发部门需要管理流体求解器在单一环境下运行的大量验证测试案例，并需要对验证测试结果进行审核 测试案例涉及多个领域，测试数据量大 测试过程复杂，测试效率低下

31、，无法保障结果准确度图44 测试案例列表（涉及14个技术领域，约145个）图45 高品质的标准材料数据中心n 解决方案 ANSYS研发部门采用EKM来管理数量庞大的验证测试案例 通过构建细颗粒度的文件夹结构，实现对数据的清晰而高效的管理 通过在EKM中创建测试案例审批流程，实现团队之间的高效协作，并通过数据的审核保证了数据的完整性 能够支持CFD测试案例的自动化执行和结果对比，大大节省了测试数据的时间，保证了测试结果的准确性图46 测试案例审批流程n 客户价值 通过工作流程的管理，规范了企业的业务流程，提高了团队间协同合作的效率 通过统一的数据文件管理，实现了数据版本的唯一性和完整性 通过仿真

32、过程的自动化执行和结果对比，大大提高了计算运行效率和减少了因人工操作而产生的错误概率电子系统协同仿真平台综合应用 n 面临问题 洗衣机的产品开发涉及到各组件（PCB板、马达、电缆等）和系统级仿真 不同的工程师在同一个项目中生成组合的数据，大量数据需要进行结构化的管理 组件及系统级仿真存在大量CAD模型、仿真数据、数据信息的交互，数据关系复杂，难以保证正确的文件和信息传递给正确的工程师 复杂的多物理场分析 1) PCB设计 EMI仿真 热分析 振动分析 2) 马达设计 电磁分析 热分析 结构分析 系统级仿真 图44电子系统设计图3) 电缆治理 EMI/SI仿真 4) 完整产品 系统级仿真图4传统

33、数据交互图n 解决方案 建立网络化的统一仿真数据管理平台，保证数据安全和重用 仿真数据可以进行上传下载、检索、版本控制、权限控制等，保证数据的唯一性及可追溯性 通过仿真流程管理机制，规范复杂的多领域仿真流程，并规范流程中的数据传递 通过历史版本管理及更改通知提醒，保证正确的数据在正确的时间传递给正确的工程师图4 电子系统耦合分析项目 图46 EKM系统数据交互图n 客户价值 最终用户价值 1) 大量仿真数据之间的对比能力 2) 通过自动索引、存储、快速检索（基于元数据）、获取和重用文件增强数据管理 3) 显示仿真文件的预览信息和版本历史 4) 自动基于数据属性和使用生成报告 企业价值 1) 在客户化的网络部署的特殊集群上仿真 2) 在更少的时间内使正确的人应用正确的文件（自动提醒、版本历史） 3) 通过工作流程建立一个网络协同环境 4) 应用ANSYS EKM、多物理场及系统级仿真，进行产品优化