產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)發(fā)展綜述

劉鵬飛 朱興高 欒家輝 代永德 陳維良

（中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100071）

1 引言

數(shù)字化是在設(shè)計(jì)、分析、制造和試驗(yàn)過(guò)程中，以數(shù)字樣機(jī)為核心，以單一數(shù)據(jù)源管理為紐帶，以數(shù)字信息的生產(chǎn)、修改、傳輸、使用、分析、儲(chǔ)存等為基礎(chǔ)，以數(shù)字信息為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)[1,2]。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、分析、制造、裝配到維護(hù)、銷售、服務(wù)等全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的無(wú)紙化設(shè)計(jì)，其核心是設(shè)計(jì)過(guò)程中各種信息的離散化[1]。數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)對(duì)數(shù)字模型的反饋，以保證數(shù)字與物理世界的協(xié)調(diào)。

數(shù)字化發(fā)展的背景是信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，數(shù)字化的快速發(fā)展提高了生產(chǎn)力和生活質(zhì)量，促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。數(shù)字化發(fā)展階段包括計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)的興起、人工智能技術(shù)的崛起。從最初的計(jì)算機(jī)技術(shù)到現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)和人工智能，數(shù)字化已經(jīng)深入到各行各業(yè)中，是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的一部分。在航空航天領(lǐng)域，依托數(shù)字化技術(shù)，建設(shè)航空航天產(chǎn)品的數(shù)字化平臺(tái)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。數(shù)字化技術(shù)可以有效地彌補(bǔ)航天產(chǎn)品子樣少、地面及實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)缺乏的劣勢(shì)，提高分析產(chǎn)品可靠性的精確性。

本文圍繞國(guó)內(nèi)外先進(jìn)協(xié)同設(shè)計(jì)模式、數(shù)字化建模與仿真軟件、數(shù)字化仿真驗(yàn)證的相關(guān)技術(shù)與流程、國(guó)外先進(jìn)仿真方法等內(nèi)容，探討了產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。目前，產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證已成為提升設(shè)計(jì)水平、提高研制效率的重要技術(shù)，依托數(shù)字化技術(shù)，產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)周期將大幅度縮短，產(chǎn)品制造精度將穩(wěn)步提升，質(zhì)量將大幅改善，成本將明顯降低。

2 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)

產(chǎn)品數(shù)字化面向全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從設(shè)計(jì)、分析、制造、裝配到維修、銷售、服務(wù)等過(guò)程[3]。數(shù)字化設(shè)計(jì)的所有資料都是用數(shù)字的方式表達(dá)，在計(jì)算機(jī)上完成了所有的設(shè)計(jì)、預(yù)裝和模擬試驗(yàn)等工作。將自然界中的物理現(xiàn)象、模糊的不確定現(xiàn)象、人的經(jīng)驗(yàn)技巧等離散化，再進(jìn)行數(shù)字化處理，就可以很好地實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)[4,5]。在數(shù)字化設(shè)計(jì)中比較成熟的領(lǐng)域之一是CAD。CAD 技術(shù)的概念最早是在1950年由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出的。隨著后期技術(shù)的成熟，CAD 已成功應(yīng)用于美國(guó)航空業(yè)。其中，CAD/CAM 繪圖軟件最早由洛克希德馬丁飛機(jī)制造公司研發(fā)。20世紀(jì)70年代，美國(guó)和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家都開始積極研究飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。隨后，產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)具備良好的基礎(chǔ)，能夠使先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)[6]。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)CAD 技術(shù)快速發(fā)展，安懷信自主研發(fā)了SPIDER 協(xié)同管控平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)全生命周期模型管理、SYSML/CAD/CAE 工具和模型集成、系統(tǒng)參數(shù)模型構(gòu)建、系統(tǒng)工程研制過(guò)程協(xié)同等功能。中望CAD、CAXA、浩辰CAD、堯創(chuàng)CAD、緯衡CAD、CrownCAD 等均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并具有強(qiáng)大的作圖功能，眾多國(guó)產(chǎn)軟件的涌現(xiàn)和發(fā)展充分體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)水平的提升。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外基本實(shí)現(xiàn)了以波音、空客為代表的飛機(jī)設(shè)計(jì)制造全面數(shù)字化，使飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平有了很大的提高，使行業(yè)內(nèi)的資源和設(shè)計(jì)制造能力得到了充分利用，其作用是十分明顯的[7,8]。以下三個(gè)方面體現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的應(yīng)用特點(diǎn)。第一，數(shù)字化設(shè)計(jì)改變了產(chǎn)品的研制模式。在現(xiàn)代飛行器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由原來(lái)基于實(shí)物樣機(jī)的串行方式演變?yōu)榛跀?shù)字樣機(jī)的并行方式，以便于實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的協(xié)同設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同工作不需要集中辦公，而是分布在不同的工作地點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化交互設(shè)計(jì)。1984年格里夫和卡什曼提出的現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)所支持的數(shù)字化協(xié)同工作發(fā)揮了十分重要的作用。為了開發(fā)能夠支持分布式協(xié)同的系統(tǒng)，歐洲開展了EspritII 計(jì)劃的相關(guān)項(xiàng)目[9]。波音公司在產(chǎn)品研制過(guò)程中采用了“抓兩頭”式的數(shù)字化分布協(xié)同工作模式，其負(fù)責(zé)飛機(jī)總體設(shè)計(jì)和對(duì)接總裝，向零部件制造單位移交工作量極其繁重的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)工作，提高了波音787 客機(jī)的設(shè)計(jì)制造效率。第二，數(shù)字化設(shè)計(jì)提高了產(chǎn)品開發(fā)效率。數(shù)字化設(shè)計(jì)將處于分散狀態(tài)的研制企業(yè)和技術(shù)人員整合在一個(gè)平臺(tái)協(xié)同開展工作，并獲得共享的數(shù)字化產(chǎn)品相關(guān)信息。數(shù)字化設(shè)計(jì)保證了研制過(guò)程中不同階段、不同技術(shù)人員之間工作的并行及信息的共享，促進(jìn)了產(chǎn)品的研制效率。第三，數(shù)字化設(shè)計(jì)貫穿了產(chǎn)品的開發(fā)全過(guò)程，主要體現(xiàn)在以模型定義MBD(Model Based Definition)技術(shù)為主導(dǎo)。該技術(shù)針對(duì)概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、制作準(zhǔn)備、評(píng)估檢驗(yàn)等階段，明確了產(chǎn)品制造中的必要信息。MBD技術(shù)最早由波音公司提出，在設(shè)計(jì)制造波音787 客機(jī)時(shí)實(shí)踐了這一技術(shù)，并得到國(guó)際的普遍認(rèn)可[6]。MBD數(shù)據(jù)集包括MBD 零件數(shù)據(jù)集與MBD 裝配數(shù)據(jù)集。MBD 零件數(shù)據(jù)集包括實(shí)體幾何模型、尺寸、公差標(biāo)注等數(shù)據(jù)；MBD 裝配數(shù)據(jù)集包括裝配的產(chǎn)品模型、工裝模型、裝配順序等數(shù)據(jù)，是開展裝配仿真的依據(jù)，圖1所示為基于MBD 的裝配模型定義。PDM(Product Data Management)作為一種產(chǎn)品生命周期的管理技術(shù)，主要用于將產(chǎn)品相關(guān)信息與其相關(guān)的過(guò)程集成到一起，從而使PDM 系統(tǒng)能夠管理從產(chǎn)品概念至產(chǎn)品報(bào)廢的全周期內(nèi)的信息。目前，PDM 系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶等行業(yè)中，PDM 是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)和信息管理的重要數(shù)字化技術(shù)。

圖1 基于MBD 的裝配模型定義

20世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)制造業(yè)開始應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，航天領(lǐng)域產(chǎn)品的開發(fā)由串聯(lián)式向并聯(lián)式協(xié)同工作方式轉(zhuǎn)變，并向國(guó)際合作開發(fā)的模式進(jìn)一步轉(zhuǎn)變[8]。李想等構(gòu)建了航空產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)體系，利用數(shù)字化手段對(duì)傳統(tǒng)研發(fā)模式進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)、信息、資源等在協(xié)同環(huán)境下的融合[10]。研究人員針對(duì)通信衛(wèi)星電纜提出了實(shí)現(xiàn)航天器高頻電纜快速數(shù)字化設(shè)計(jì)的方法[11,12]。李強(qiáng)等以大型運(yùn)載火箭總裝數(shù)字化對(duì)接工藝與總體布局、對(duì)接集成控制方法等關(guān)鍵技術(shù)為重點(diǎn)，采用數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，提出了大型運(yùn)載火箭數(shù)字化對(duì)接技術(shù)[13]。在運(yùn)載火箭進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)階段就提前進(jìn)行CAE 的工作，使CAE和CAD 并行，對(duì)提早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題是有利的。建立智能化的CAD/CAE 仿真流程管理與集成系統(tǒng)，并根據(jù)CAD/CAE 現(xiàn)狀建立設(shè)計(jì)工程庫(kù)，為CAD/CAE并聯(lián)運(yùn)行、提高工作效率奠定基礎(chǔ)[14]。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，在我國(guó)航空航天產(chǎn)品研制中，應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)已成為提升設(shè)計(jì)水平、縮短設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)成本、提高研制效率的有效途徑。

3 產(chǎn)品數(shù)字化驗(yàn)證

數(shù)字化仿真驗(yàn)證技術(shù)是在真實(shí)、虛擬和模擬條件下對(duì)于產(chǎn)品系統(tǒng)與關(guān)鍵核心部件功能、性能與可靠性的驗(yàn)證過(guò)程。數(shù)字化仿真驗(yàn)證的頂層輸入為產(chǎn)品需求分析，掌握產(chǎn)品的研制情況、應(yīng)用需求等信息，圍繞安裝工藝性、功能性能、環(huán)境適應(yīng)性和壽命可靠性對(duì)產(chǎn)品數(shù)字化驗(yàn)證開展需求分析，如圖2所示。安裝工藝性需求分析可識(shí)別產(chǎn)品安裝工藝和程序的合理性、適用性要求等。功能性能需求分析可識(shí)別產(chǎn)品的通用功能性能、特殊功能性能以及極限應(yīng)用要求等。環(huán)境適應(yīng)性需求分析可識(shí)別產(chǎn)品使用的環(huán)境因素。產(chǎn)品壽命可靠性需求分析可識(shí)別產(chǎn)品的全部壽命可靠性要求，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、材料等方面的可靠性要求等。數(shù)字化仿真驗(yàn)證技術(shù)是建立在虛擬試驗(yàn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)、故障物理技術(shù)等研究基礎(chǔ)上的一種新型復(fù)合技術(shù)，通過(guò)建立包含應(yīng)力損傷與退化失效信息的虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ停蕴摂M試驗(yàn)方式開展功能性能與可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)而得出產(chǎn)品在多復(fù)雜環(huán)境應(yīng)力和工作應(yīng)力下的可靠性信息。

圖2 數(shù)字化仿真驗(yàn)證技術(shù)示意圖

3.1 虛擬試驗(yàn)技術(shù)

國(guó)外產(chǎn)品大量采用了虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，獲得了極大的成功[16]。以美國(guó)為代表的國(guó)家投入巨資研究綜合試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，其“低風(fēng)險(xiǎn)、高效率、高覆蓋性”的特點(diǎn)，逐漸成為一種重要的試驗(yàn)方式，與實(shí)物驗(yàn)證并重。此外，國(guó)外對(duì)綜合測(cè)試環(huán)境的研究也已經(jīng)十分成熟，涌現(xiàn)出了系統(tǒng)級(jí)的平臺(tái)，以Sedris 為代表，對(duì)大型綜合測(cè)試環(huán)境進(jìn)行建模、轉(zhuǎn)化、共享和發(fā)布。國(guó)內(nèi)已在產(chǎn)品虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用方面取得初步成果，為構(gòu)建聯(lián)合試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。南京航空航天大學(xué)開展了振動(dòng)臺(tái)虛擬試驗(yàn)建模與驗(yàn)證技術(shù)研究。此外，三軸虛擬轉(zhuǎn)臺(tái)可視化系統(tǒng)由北京航空航天大學(xué)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建而成。

3.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

仿真技術(shù)是一種新興的試驗(yàn)方法，在20世紀(jì)40年代后期隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展逐漸形成。最初的仿真技術(shù)主要用于少數(shù)領(lǐng)域，如航天、航空、原子能等[17]。CAE 技術(shù)的早期發(fā)展是在20世紀(jì)50年代末及60年代初，美國(guó)和歐洲開始在有限元程序的開發(fā)上投入大量的精力[18]。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)于1965年委托美國(guó)計(jì)算科學(xué)公司和貝爾航空系統(tǒng)公司開發(fā)了NASTRAN 有限元分析系統(tǒng)。同時(shí)，德國(guó)ASKA、英國(guó)PAFEC、法國(guó)SYSTUS、美國(guó)ABAQUS、ANSYS等迅速崛起。1967年，SDRC 公司成立，并于1968年發(fā)布了世界上第一個(gè)動(dòng)力學(xué)測(cè)試和模態(tài)分析軟件包，隨后有限元分析軟件SERTAB 也于1971年推出，并開始商業(yè)化。SASI 公司于1969年成立，并于1970年發(fā)布了商用軟件ANSYS，ANSYS 最初只能做熱分析與線性結(jié)構(gòu)分析[18]。此后，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)飛速發(fā)展，為仿真技術(shù)的應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)成為從處理簡(jiǎn)單系統(tǒng)到解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的有力工具。仿真技術(shù)已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著重要的地位。國(guó)產(chǎn)CAE 軟件的研制工作從上個(gè)世紀(jì)60年代開始，基本上同步于美國(guó)和歐洲[18,19]。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開始研究從單一平臺(tái)的性能仿真向多平臺(tái)聯(lián)合仿真發(fā)展，形成分布交互仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)仿真技術(shù)。目前，國(guó)產(chǎn)仿真軟件飛速發(fā)展，安懷信自主開發(fā)了SimV&Ver 仿真模型驗(yàn)證及確認(rèn)工具包，包括靜力學(xué)模型驗(yàn)證及確認(rèn)工具、動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證及確認(rèn)工具、仿真模型與性能虛擬樣機(jī)管理等功能。中望仿真軟件研發(fā)了中望電磁仿真、中望結(jié)構(gòu)仿真、ZWMeshWorks 等產(chǎn)品。索辰性能仿真工具包括流體仿真軟件、高度非線性結(jié)構(gòu)軟件、電磁仿真軟件、EMT 多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)仿真等。瑞蘭恒通形成了成套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件，包括結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)分析軟件DURA、多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)OptiSpace 和數(shù)字化仿真系統(tǒng)SimSpace 等。航空結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)HAJIF 是國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域的大型CAE 軟件系統(tǒng)，以提供飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、熱強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能。國(guó)內(nèi)同元軟控開發(fā)的MWorks 系統(tǒng)、數(shù)巧科技開發(fā)的Simright 國(guó)產(chǎn)云端CAE、安世亞太開發(fā)的PERA SIM 通用仿真軟件、大連理工大學(xué)研發(fā)的SIPESC、河南科技大學(xué)研發(fā)的SARB 滾動(dòng)軸承仿真系統(tǒng)，均擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并具有強(qiáng)大的仿真功能。國(guó)產(chǎn)CAE 軟件的發(fā)展已相對(duì)成熟，國(guó)產(chǎn)軟件中加入了協(xié)同設(shè)計(jì)模式、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、材料數(shù)據(jù)庫(kù)等，提高了產(chǎn)品的研制效率。

3.3 可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)

加速壽命試驗(yàn)(ALT)作為一項(xiàng)可以評(píng)估產(chǎn)品壽命和可靠性指標(biāo)的加速試驗(yàn)技術(shù)，其關(guān)注度高且應(yīng)用廣泛。美國(guó)空軍羅姆發(fā)展中心在1960年首先提出了基于可靠性物理的加速壽命試驗(yàn)。加速壽命試驗(yàn)技術(shù)在近幾十年得到了飛速發(fā)展，在宇航、電子、能源、車輛等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在新產(chǎn)品研發(fā)中，惠普、福特等國(guó)際知名企業(yè)紛紛采用加速壽命試驗(yàn)方法，獲得了高可靠性且經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。波音在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，由于傳統(tǒng)可靠性驗(yàn)證手段效率較低，因此提出了可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)的概念，最早從事這項(xiàng)試驗(yàn)工作的技術(shù)人員將該試驗(yàn)稱為高加速壽命試驗(yàn)(HALT)和高加速應(yīng)力篩選(HASS)[23]。其中，HALT 針對(duì)的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而HASS 則是產(chǎn)品生產(chǎn)。美國(guó)在80年代末至90年代初將可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，波音公司早在1994年就已經(jīng)在波音777 客機(jī)應(yīng)用了這一技術(shù)并獲得成功[23]。20世紀(jì)70年代初，加速壽命試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)入我國(guó)，并于1981年頒布了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[24]。目前，加速壽命試驗(yàn)技術(shù)在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，提高試驗(yàn)效率。

3.4 故障物理技術(shù)

在故障物理技術(shù)研究方面，美國(guó)馬里蘭大學(xué)CALCE 中心處于領(lǐng)先地位，該中心基于故障物理提出了成熟的可靠性技術(shù)研究流程。尋找故障物理模型和開發(fā)相應(yīng)模擬工具是故障物理技術(shù)用于提高和評(píng)價(jià)系統(tǒng)環(huán)境可靠性的關(guān)鍵，馬里蘭大學(xué)已開發(fā)出兩種模型并在實(shí)踐中得到應(yīng)用[25]。國(guó)內(nèi)的故障物理技術(shù)發(fā)展以跟蹤國(guó)外技術(shù)為主。北京航空航天大學(xué)將基于故障物理的可靠性分析技術(shù)應(yīng)用于故障預(yù)測(cè)與健康管理中，并通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、仿真和智能推理算法為企業(yè)產(chǎn)品可靠性提供解決方案。數(shù)字孿生是一種將物理世界數(shù)字化的新技術(shù)，是以數(shù)字方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、算法模型等，模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)和控制物理實(shí)體全生命周期過(guò)程的技術(shù)手段。在航空航天領(lǐng)域中，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)︼w行器進(jìn)行仿真、測(cè)試和監(jiān)控，提高了飛行器的安全性和運(yùn)行效率。未來(lái)數(shù)字孿生技術(shù)還將與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)等協(xié)同應(yīng)用，達(dá)到更加全面地通過(guò)數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)物理世界的仿真。

4 結(jié)束語(yǔ)

借鑒國(guó)內(nèi)外數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)多學(xué)科協(xié)同研制的思想、“抓兩頭”的做法、基于模型定義MBD 技術(shù)、PDM 系統(tǒng)等，并結(jié)合虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證、故障物理技術(shù)等，開展產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。搭建智能化的CAD/CAE 仿真流程管理與集成系統(tǒng)，建立工程數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，是提高產(chǎn)品研制效率的重要基礎(chǔ)。多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)字化研制模式能夠提高研制效率，縮短研制周期，降低產(chǎn)品研制成本，對(duì)提高產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證能力具有重要作用。PDM 系統(tǒng)助力產(chǎn)品的協(xié)同工作及管理，在未來(lái)將會(huì)不斷發(fā)展并適應(yīng)不同的市場(chǎng)需求，為產(chǎn)品的全生命周期提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和協(xié)作環(huán)境。

當(dāng)前的國(guó)產(chǎn)CAD/CAE 軟件發(fā)展已較為成熟，國(guó)內(nèi)已開發(fā)出眾多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建模及仿真驗(yàn)證軟件。國(guó)產(chǎn)軟件引入了標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、材料數(shù)據(jù)庫(kù)等，并且實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化建模功能以及云端協(xié)作模式，便于由傳統(tǒng)單機(jī)向多人協(xié)同設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，提高了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的工作效率。通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)完成產(chǎn)品研制模式的轉(zhuǎn)型，將傳統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證轉(zhuǎn)化為數(shù)實(shí)結(jié)合驗(yàn)證，不斷做強(qiáng)做優(yōu)做大數(shù)字經(jīng)濟(jì)，加快推動(dòng)我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。