專利名稱：基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的仿真系統(tǒng)，特別是涉及一種基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在汽車耐撞性設(shè)計(jì)領(lǐng)域，協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真可以發(fā)揮投資少見效快的特點(diǎn)，以較少的投資快速地獲得幾種不同的設(shè)計(jì)方案及其驗(yàn)證。而且，隨著全球化的發(fā)展，汽車整車生產(chǎn)商都必須與供應(yīng)商合作，因此耐撞性設(shè)計(jì)往往是非線性的和互相依賴的。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Sylvie Mathelin等人在INTERNATIONALCONFERENCE ON ENGINEERING DESIGN ICED 05 MELBOURNE，AUGUST 15-18，2005(2005年在墨爾本召開的估計(jì)工程設(shè)計(jì)會(huì)議)上發(fā)表了文章“IMPROVINGCOLLABORATIVE DESIGN TOOLS IN AUTOMOTIVE INDUSTRYA CASE STUDY“(改進(jìn)汽車工業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)工具案例研究)。該文中提及了通過(guò)CRP(CustomerRequirements Pilot，客戶需求導(dǎo)航器)驅(qū)動(dòng)汽車設(shè)計(jì)，基于項(xiàng)目存儲(chǔ)(projectmemory)的方式實(shí)現(xiàn)信息的共享與協(xié)同，最后從全局結(jié)果中抽取與客戶需求相對(duì)應(yīng)的結(jié)果。該系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)了信息在不同參與者之間的共享。然而在該系統(tǒng)中的共享是有限、不安全和靜態(tài)的。同時(shí)沒(méi)有提及如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型的仿真驗(yàn)證。因此在汽車設(shè)計(jì)，特別是耐撞性設(shè)計(jì)中還難以得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了采用網(wǎng)格計(jì)算分布仿真技術(shù)解決了汽車設(shè)計(jì)中的多學(xué)科、大規(guī)模和非線性計(jì)算問(wèn)題。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)網(wǎng)格平臺(tái)和運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)，本發(fā)明建立的面向汽車耐撞性計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)，是以高性能計(jì)算機(jī)為核心，以計(jì)算網(wǎng)格為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程、分布、異構(gòu)的計(jì)算機(jī)集成架構(gòu)。利用該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車整車、部件的數(shù)字建模；實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車在碰撞試驗(yàn)過(guò)程的數(shù)值模擬仿真；實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真試驗(yàn)結(jié)果的可視化顯示。本發(fā)明系統(tǒng)采用層次化和模塊化體系，包括四層，自下向上分別為資源層、網(wǎng)格中間件層、服務(wù)層和應(yīng)用層所述資源層包含各種異構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真的基礎(chǔ)設(shè)施和軟/硬件資源，如計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源等。資源層是協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真的基礎(chǔ)的，也是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。資源層的主要功能是管理資源的發(fā)現(xiàn)、描述、定位、組織(注冊(cè))、分配、監(jiān)測(cè)(資源信息獲取)、更新和信息發(fā)布等。本發(fā)明結(jié)合網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在資源集中管理下，各分散的資源具備最大自治性，同時(shí)能夠獨(dú)立或與其它資源協(xié)同完成任務(wù)的集成模式。此外，在基礎(chǔ)設(shè)施與資源模型之間集成方面，提供一個(gè)即插即用的、開放式的集成框架，其能動(dòng)態(tài)刷新每個(gè)個(gè)體資源的狀態(tài)與屬性。同時(shí)，個(gè)體資源可以對(duì)自己進(jìn)行注冊(cè)，并接受和處理來(lái)自其它資源的信息。
所述網(wǎng)格中間件層建立在資源層基礎(chǔ)上，并將封裝和集成好的資源虛擬化，對(duì)服務(wù)層開放符合網(wǎng)格計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的資源調(diào)用接口，從而為服務(wù)層和應(yīng)用層提供一個(gè)網(wǎng)格環(huán)境。網(wǎng)格中間件層功能是在各種分布、異構(gòu)的資源上為服務(wù)層的各種服務(wù)提供一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)格服務(wù)容器。本發(fā)明系統(tǒng)根據(jù)汽車耐撞性設(shè)計(jì)的需求，采用通用網(wǎng)格中間件和WEB SERVICE技術(shù)，定義和開發(fā)共享信息模型與核心集成服務(wù)；基于B/S結(jié)構(gòu)，采用XML的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)合作伙伴的信任度，實(shí)現(xiàn)基于XML/Web的信息共享與應(yīng)用界面的集成。最終在信息集成平臺(tái)上，以透明的方式提供服務(wù)，包容各種分析服務(wù)，并允許各領(lǐng)域?qū)＜液头?wù)提供商等終端用戶在網(wǎng)格環(huán)境中運(yùn)行這些服務(wù)。實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品全生命周期的資源共享、集成和協(xié)同工作。
所述服務(wù)層將中間件層虛擬化的資源，用Web service技術(shù)封裝資源的調(diào)用接口為網(wǎng)格服務(wù)。這樣應(yīng)用層就可以通過(guò)服務(wù)層調(diào)用底層的各種資源。服務(wù)層包含應(yīng)用層中具體應(yīng)用所需要的各種細(xì)粒度的具體服務(wù)。如任務(wù)分配與調(diào)度服務(wù)、項(xiàng)目管理服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、知識(shí)服務(wù)、用戶管理服務(wù)、監(jiān)控服務(wù)，設(shè)計(jì)服務(wù)、仿真服務(wù)和顯示結(jié)果服務(wù)等。這些網(wǎng)格服務(wù)是應(yīng)用層中應(yīng)用的基礎(chǔ)，是組成應(yīng)用的基本模塊。
所述應(yīng)用層位于整個(gè)體系的頂端，針對(duì)汽車耐撞性設(shè)計(jì)和仿真分析，采用網(wǎng)格技術(shù)和XML/WEB SERVICES技術(shù)，在服務(wù)層基礎(chǔ)上，通過(guò)在網(wǎng)格用戶界面中提供服務(wù)應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶隱藏應(yīng)用實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和資源信息，可以為汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真提供圖形化界面的支持和調(diào)用。
本發(fā)明應(yīng)用網(wǎng)格架構(gòu)集成、服務(wù)集成、資源管理和協(xié)同仿真等技術(shù)，在網(wǎng)格中間件基礎(chǔ)上，建立面向汽車耐撞性計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真網(wǎng)格。通過(guò)對(duì)虛擬協(xié)同環(huán)境中汽車設(shè)計(jì)和碰撞仿真資源的有效聚合形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，提供用戶統(tǒng)一的安全訪問(wèn)機(jī)制、巨大的計(jì)算能力、豐富的信息處理工具、可視化工具、容錯(cuò)工具等來(lái)達(dá)到信息的充分共享、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問(wèn)和安全管理等，以解決汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中所面臨的設(shè)計(jì)信息安全共享、虛擬組織管理、協(xié)同仿真的實(shí)時(shí)監(jiān)控及資源管理等問(wèn)題。最終實(shí)現(xiàn)在汽車耐撞性設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)等過(guò)程中，不同工程領(lǐng)域、不同部門、地理上分布的多個(gè)組織的協(xié)同。
汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)的主要功能是將目前已經(jīng)成熟的汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(汽車CAD)技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助工程(汽車CAE)技術(shù)與網(wǎng)格計(jì)算新技術(shù)相結(jié)合，利用網(wǎng)格系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)異地、遠(yuǎn)程、協(xié)同的面向汽車耐撞性的整車、零部件設(shè)計(jì)，以及數(shù)值碰撞模擬試驗(yàn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明建立的四層體系結(jié)構(gòu)解決了汽車生產(chǎn)商、部件供應(yīng)商及其合作伙伴之間，以及不同設(shè)計(jì)人員之間地理位置、機(jī)構(gòu)或?qū)W科的限制，實(shí)現(xiàn)了以汽車耐撞性為目標(biāo)的CAD/CAE/CAT多領(lǐng)域集成和多地點(diǎn)、多組織的集成。本發(fā)明通過(guò)只對(duì)參與者共享部分?jǐn)?shù)據(jù)的方法，突破了以往汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中為保護(hù)新開發(fā)車型中的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(如材料特性，模型建立假定等)，只能進(jìn)行局部模型仿真的限制。在汽車生產(chǎn)商和他們的合作伙伴之間要建立信任機(jī)制，每個(gè)參與設(shè)計(jì)的人員都可以將其自己的設(shè)計(jì)放入全局共享的模型上進(jìn)行面向汽車耐撞性設(shè)計(jì)的數(shù)值仿真。對(duì)比于局域模型，該方法能給出更真實(shí)的結(jié)果，而且需要更少的設(shè)計(jì)循環(huán)。基于以上研究特點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了采用網(wǎng)格計(jì)算分布仿真技術(shù)解決汽車設(shè)計(jì)中的多學(xué)科、大規(guī)模和非線性計(jì)算問(wèn)題?？梢岳霉操Y源來(lái)解決單個(gè)企業(yè)由于缺乏硬件資源、軟件資源和人力資源而不能解決的復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)字仿真問(wèn)題。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)框2本發(fā)明工作流程3本發(fā)明各角色主要功能與實(shí)施內(nèi)容
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
本實(shí)施例利用網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨地域全面的信息共享，各種資源有效的聚合與分散，以及對(duì)模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的組織管理、異構(gòu)交換和統(tǒng)一訪問(wèn)等。
針對(duì)分布仿真協(xié)同環(huán)境與網(wǎng)格技術(shù)的特點(diǎn)，采用如圖1所示的體系結(jié)構(gòu)。圖1所示的網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施是指各種仿真資源，如模型資源(包括實(shí)體系統(tǒng)模型、人的行為模型、環(huán)境模型等)、工具資源(如建模工具、可視化工具等)、數(shù)據(jù)資源、存儲(chǔ)資源。網(wǎng)格通用組件指具有普適性的網(wǎng)格服務(wù)，如遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)、協(xié)同調(diào)度服務(wù)、全局事件服務(wù)、安全服務(wù)等。網(wǎng)格通用組件的實(shí)現(xiàn)借鑒現(xiàn)有的成熟技術(shù)。仿真網(wǎng)格組件是仿真領(lǐng)域常用的通用服務(wù)組件，如碰撞仿真系統(tǒng)中都需要的數(shù)據(jù)管理、想定編輯、重演與分析工具等。在仿真網(wǎng)格中實(shí)現(xiàn)協(xié)同建模與協(xié)同仿真一體化設(shè)計(jì)，建模資源與仿真資源的一體化管理與共享；實(shí)現(xiàn)仿真網(wǎng)格組件的組裝與運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)不同粒度模型、不同實(shí)時(shí)性仿真的需求。
如圖1所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)分為四層資源層、網(wǎng)格中間件層、服務(wù)層和應(yīng)用層。
所述資源層包含了屬于不同組織或部門的各種異構(gòu)的可共享的資源，如高性能計(jì)算機(jī)、軟件、網(wǎng)絡(luò)等等。資源層是協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真的基礎(chǔ)的，也是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。資源層的主要功能是管理資源的發(fā)現(xiàn)、描述、定位、組織(注冊(cè))、分配、監(jiān)測(cè)(資源信息獲取)、更新和信息發(fā)布等。汽車耐撞性設(shè)計(jì)和仿真中的這些資源是動(dòng)態(tài)的，可以隨時(shí)撤出和加入，并具有高度的自治性。本實(shí)施例對(duì)資源管理的開發(fā)分為三個(gè)方面建模、封裝、管理和集成。資源的建模是協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。本實(shí)施例重點(diǎn)解決汽車設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)的資源建模中可系列化、可重用性與可重組性要求，并具有良好的擴(kuò)展能力?？紤]到資源管理的特點(diǎn)和網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的要求，本實(shí)施例采用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(XML)對(duì)制造資源信息進(jìn)行建模和描述，并應(yīng)用XML數(shù)據(jù)表現(xiàn)格式定義語(yǔ)言——擴(kuò)展格式表單語(yǔ)言(XSL)，從不同視圖中顯示資源的數(shù)據(jù)。在資源模型的描述中，采用面向?qū)ο蟮乃枷胪ㄟ^(guò)逐級(jí)抽象的形式進(jìn)行信息分類描述，首先定義一些簡(jiǎn)單的基類對(duì)象，再通過(guò)對(duì)象的派生、繼承等方法建立更復(fù)雜的對(duì)象模型。資源的封裝。在資源建模基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)中已有的分布、異構(gòu)的設(shè)計(jì)資源和遺留系統(tǒng)進(jìn)行封裝，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格服務(wù)接口與其它服務(wù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)，并共同實(shí)現(xiàn)由架構(gòu)提供的各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)功能。本實(shí)施例采用WSDL(Web Service Description Language)規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)資源進(jìn)行描述和封裝的方法。首先，把設(shè)計(jì)資源的靜態(tài)屬性及動(dòng)態(tài)屬性抽象出來(lái)，描述成服務(wù)數(shù)據(jù)。為屬性定義提供統(tǒng)一的規(guī)范，使服務(wù)和用戶之間對(duì)服務(wù)描述沒(méi)有歧義，為服務(wù)搜索和發(fā)現(xiàn)提供保障。然后，把服務(wù)接口和操作抽象出來(lái)，描述成WSDL文件，并實(shí)現(xiàn)接口。參照資源語(yǔ)義字典中的接口命名規(guī)范，采用WSDL規(guī)范描述制造資源服務(wù)的接口，包括對(duì)接口類型、操作、消息、端口和提供的相關(guān)服務(wù)的定義。
所述網(wǎng)格中間件層建立在資源層基礎(chǔ)上，負(fù)責(zé)各種資源的管理、檢測(cè)以及任務(wù)分派。此外，該層對(duì)資源按照服務(wù)層的需求對(duì)資源虛擬化，這樣不僅可以方便用戶使用，也可以保護(hù)資源不受未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和使用。網(wǎng)格中間件層采用相關(guān)網(wǎng)格中間件、XML、Web Service、UDDI等技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)建立，對(duì)服務(wù)層開放符合網(wǎng)格計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的資源調(diào)用接口，從而為服務(wù)層和應(yīng)用層提供一個(gè)網(wǎng)格環(huán)境。網(wǎng)格中間件層是一個(gè)開放式的架構(gòu)，商業(yè)化軟件，以及遺留系統(tǒng)都可以方便的加入和撤出。
所述服務(wù)層居于應(yīng)用層和網(wǎng)格中間件層之間。該層用于將中間件層虛擬化的資源，用Web service技術(shù)封裝為網(wǎng)格服務(wù)，并發(fā)布到汽車耐撞性設(shè)計(jì)與仿真網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上，提供相應(yīng)的接口給應(yīng)用層調(diào)用。服務(wù)層中的服務(wù)是對(duì)資源實(shí)現(xiàn)的包裝，通過(guò)消息交換模式與其它資源或服務(wù)通信。把資源作為服務(wù)可以提高資源所有者對(duì)資源使用的控制能力。本實(shí)施例的分析服務(wù)集成是研究在汽車協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用情況下，開發(fā)一種策略將工業(yè)仿真程序放置到使能網(wǎng)格分析服務(wù)中，從而使其能用在使能網(wǎng)格問(wèn)題求解環(huán)境中；并設(shè)計(jì)一個(gè)分析服務(wù)通用框架，以滿足工業(yè)終端用戶需求。該工作集中于汽車碰撞仿真試驗(yàn)的需求，選擇(而不是定義)適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，并提供參考應(yīng)用范例?；谙嚓P(guān)技術(shù)如XML、SOAP、WSDL、UDDI、WS-Security等等，采用類似于WEB SERVICES的分析服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，將仿真代碼用WEB SERVICES技術(shù)融合到分析服務(wù)中。
所述應(yīng)用層居于整個(gè)結(jié)構(gòu)的頂部，該層包含了汽車耐撞性設(shè)計(jì)和仿真的各種基本應(yīng)用，如仿真計(jì)算、設(shè)計(jì)、用戶管理、項(xiàng)目管理等。用戶可以通過(guò)應(yīng)用層的一個(gè)基于Web browser開發(fā)的網(wǎng)格用戶界面訪問(wèn)和使用具體應(yīng)用。通過(guò)服務(wù)層和網(wǎng)格中間件層，應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了與資源“解耦”。具體的應(yīng)用并不與特定的物理資源綁定，從而增加了系統(tǒng)的開放性、動(dòng)態(tài)性和安全性。
以上所述資源層、網(wǎng)格中間件層、服務(wù)層和應(yīng)用層信息調(diào)用關(guān)系為用戶通過(guò)“網(wǎng)格用戶界面”進(jìn)入汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，通過(guò)“網(wǎng)格用戶界面”提供的各種應(yīng)用，調(diào)用服務(wù)層中各項(xiàng)服務(wù)來(lái)完成工作。而服務(wù)層中的服務(wù)通過(guò)網(wǎng)格中間件層封裝的資源接口，訪問(wèn)和調(diào)用資源層中各項(xiàng)資源，如計(jì)算資源。這種體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了各層之間的動(dòng)態(tài)連接，特別是應(yīng)用層和服務(wù)層對(duì)資源的動(dòng)態(tài)綁定。資源可以根據(jù)需要自動(dòng)的加入和撤除，而不影響應(yīng)用和服務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)了在此平臺(tái)上建立的“汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真”組織的動(dòng)態(tài)性。
汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真網(wǎng)格系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境如圖2所示。整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境由三類主要角色組成整車生產(chǎn)商(簡(jiǎn)稱OEM)、部件供應(yīng)商(簡(jiǎn)稱部件商)和服務(wù)提供方。整車商負(fù)責(zé)整車設(shè)計(jì)與分工；部件供應(yīng)商負(fù)責(zé)汽車耐撞性相關(guān)部件的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證；服務(wù)提供方是整車商與部件商共同信任的第三方合作伙伴，其負(fù)責(zé)提供設(shè)計(jì)、仿真過(guò)程中所需的各種資源、服務(wù)以及基礎(chǔ)網(wǎng)格虛擬環(huán)境?！捌嚹妥残詤f(xié)同設(shè)計(jì)與仿真”網(wǎng)格具體工作流程(1)在網(wǎng)格用戶界面下，整車生產(chǎn)商(簡(jiǎn)稱OEM)、部件供應(yīng)商(簡(jiǎn)稱部件商)和服務(wù)提供方通過(guò)應(yīng)用層中的“用戶管理”進(jìn)入汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)。此時(shí)“用戶管理”調(diào)用的是對(duì)應(yīng)于服務(wù)層中相關(guān)的“用戶管理服務(wù)”。應(yīng)用與服務(wù)的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系參見下表。表1

(2)汽車整車開發(fā)商通過(guò)應(yīng)用層中的“項(xiàng)目管理”啟動(dòng)汽車耐撞性設(shè)計(jì)項(xiàng)目。通過(guò)“數(shù)據(jù)服務(wù)”，輸入三維建模軟件建立整車和待設(shè)計(jì)部件(簡(jiǎn)稱部件)周圍環(huán)境的幾何模型；輸入汽車有限元網(wǎng)格子模型以及計(jì)算模型一個(gè)不含部件的整車裝配模型(簡(jiǎn)稱整車裝配模型)；一個(gè)僅包含周圍部件環(huán)境模型的局部裝配模型；(簡(jiǎn)稱局部裝配模型)。其中，局部裝配模型包含如下信息單元類型；節(jié)點(diǎn)數(shù)；單元和材料號(hào)；載荷號(hào)；聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)列表；接觸列表等等；整車有限元模型包含所有分析需要的信息；特別是邊界條件和載荷。部件商有權(quán)訪問(wèn)部件周圍環(huán)境幾何模型和局部裝配有限元模型；(3)汽車部件商調(diào)用“模型設(shè)計(jì)”應(yīng)用，通過(guò)“數(shù)據(jù)服務(wù)”，部件商獲得周圍環(huán)境幾何模型以設(shè)計(jì)部件的CAD模型；通過(guò)“設(shè)計(jì)服務(wù)”部件商設(shè)計(jì)部件，劃分網(wǎng)格，生成有限元仿真計(jì)算文件，存貯到網(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境中(整車商無(wú)權(quán)訪問(wèn))；(4)服務(wù)提供方調(diào)用“碰撞仿真”應(yīng)用，通過(guò)“數(shù)據(jù)服務(wù)”和“仿真服務(wù)”等，裝配整車有限元模型和局部裝配有限元模型，建立全局有限元仿真計(jì)算模型，并進(jìn)行仿真計(jì)算，輸出結(jié)果；通過(guò)“監(jiān)控服務(wù)”部件商可以隨時(shí)監(jiān)控碰撞仿真計(jì)算的過(guò)程。
(5)各方調(diào)用“結(jié)果處理”應(yīng)用，通過(guò)“數(shù)據(jù)服務(wù)”、顯示結(jié)果服務(wù)和“知識(shí)服務(wù)”部件商獲得由計(jì)算資源服務(wù)方處理過(guò)的計(jì)算結(jié)果文件部件仿真結(jié)果和部件周圍環(huán)境仿真結(jié)果；整車商在得到部件商授權(quán)的情況下，也可以查看碰撞仿真的最終結(jié)果。
以上按設(shè)計(jì)和仿真流程介紹了各個(gè)組成部分之間的信息處理交互關(guān)系。表1描述了本實(shí)施例系統(tǒng)中各個(gè)主要應(yīng)用與服務(wù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖所示，同一個(gè)服務(wù)可以對(duì)應(yīng)于不同的應(yīng)用，這種設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，而且由于共享同一個(gè)服務(wù)，應(yīng)用之間的信息交流和處理更方便。表1描述了本實(shí)施例系統(tǒng)中各個(gè)角色的主要功能，以及負(fù)責(zé)的主要步驟和內(nèi)容。下面結(jié)合表1和圖3詳細(xì)分解應(yīng)用層中具體應(yīng)用和服務(wù)層中的服務(wù)的信息處理交互關(guān)系，以及負(fù)責(zé)的主要步驟和內(nèi)容。
1.用戶管理對(duì)應(yīng)服務(wù)用戶管理服務(wù)負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中整車生產(chǎn)商、部件商和服務(wù)提供方等各方角色，用戶認(rèn)證，資源分配。根據(jù)用戶角色共享各種數(shù)據(jù)和文件，從而在保證各自知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全的情況下，實(shí)現(xiàn)最大限度的協(xié)同和共享。
2.項(xiàng)目管理對(duì)應(yīng)服務(wù)項(xiàng)目管理服務(wù)、任務(wù)分配與調(diào)度服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)項(xiàng)目管理負(fù)責(zé)管理一個(gè)項(xiàng)目中不同角色之間的協(xié)同，另一方面也管理同一角色同時(shí)參與的幾個(gè)耐撞性項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和仿真。根據(jù)角色不同提供項(xiàng)目中后續(xù)不同的應(yīng)用和服務(wù)，如不同的模型存儲(chǔ)和獲取等。
3.模型設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)服務(wù)設(shè)計(jì)服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)模型設(shè)計(jì)一般只對(duì)部件設(shè)計(jì)商可用。通過(guò)“模型設(shè)計(jì)”中的服務(wù)，部件商獲得周圍環(huán)境幾何模型以設(shè)計(jì)部件的CAD模型；部件商設(shè)計(jì)部件，劃分網(wǎng)格，生成有限元仿真計(jì)算文件，存貯到網(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境中。
4.碰撞仿真對(duì)應(yīng)服務(wù)任務(wù)分配與調(diào)度服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、仿真服務(wù)和監(jiān)控服務(wù)設(shè)計(jì)完成后，部件商遠(yuǎn)程啟動(dòng)“碰撞仿真”應(yīng)用，部件商遠(yuǎn)程進(jìn)行整車模型和部件模型的裝配，并對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行檢查；如果裝配出錯(cuò)，則重新對(duì)部件進(jìn)行劃分網(wǎng)格，建立部件有限元計(jì)算模型。裝配完成后，啟動(dòng)仿真服務(wù)，并監(jiān)控仿真過(guò)程。如果仿真出錯(cuò)，中止仿真；若多個(gè)方案，進(jìn)行多輪計(jì)算，可以一次提交，使用排隊(duì)系統(tǒng)；5.結(jié)果處理對(duì)應(yīng)服務(wù)顯示結(jié)果服務(wù)、知識(shí)服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)仿真完成后，啟動(dòng)“結(jié)果處理”中顯示結(jié)果服務(wù)中的結(jié)果分拆分拆整車仿真結(jié)果為部件仿真結(jié)果、部件環(huán)境仿真結(jié)果和整車仿真結(jié)果；分別將部件結(jié)果文件傳輸?shù)较鄳?yīng)部件商處；接到服務(wù)提供方分拆完成通知，部件商也啟動(dòng)“結(jié)果處理”，調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)下載相應(yīng)部件結(jié)果，調(diào)用顯示結(jié)果服務(wù)，進(jìn)行仿真結(jié)果檢查。如結(jié)果滿足要求，則通知整車商。類似地，整車商也調(diào)用“結(jié)果處理”應(yīng)用，下載部件和整車仿真結(jié)果進(jìn)行檢查；如果不滿意，發(fā)送通知給相關(guān)部件商，如果滿意，則結(jié)束設(shè)計(jì)項(xiàng)目。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括四層，自下向上分別為資源層、網(wǎng)格中間件層、服務(wù)層和應(yīng)用層所述資源層包含并管理各種異構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真的基礎(chǔ)設(shè)施和軟/硬件資源，資源層是協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真的基礎(chǔ)，資源層結(jié)合網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在資源集中管理下，各分散的資源具備最大自治性，同時(shí)能夠獨(dú)立或與其它資源協(xié)同完成任務(wù)的集成模式；在基礎(chǔ)設(shè)施與資源模型之間集成方面，提供一個(gè)即插即用的、開放式的集成框架，其能動(dòng)態(tài)刷新每個(gè)個(gè)體資源的狀態(tài)與屬性，同時(shí)，個(gè)體資源能對(duì)自己進(jìn)行注冊(cè)，并接受和處理來(lái)自其它資源的信息；所述網(wǎng)格中間件層建立在資源層基礎(chǔ)上，并將封裝和集成好的資源虛擬化，對(duì)服務(wù)層開放符合網(wǎng)格計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的資源調(diào)用接口，從而為服務(wù)層和應(yīng)用層提供一個(gè)網(wǎng)格環(huán)境；網(wǎng)格中間件層在各種分布、異構(gòu)的資源上為服務(wù)層的各種服務(wù)提供一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)格服務(wù)容器，根據(jù)汽車耐撞性設(shè)計(jì)的需求，采用通用網(wǎng)格中間件和WEB SERVICE技術(shù)，定義和開發(fā)共享信息模型與核心集成服務(wù)；基于B/S結(jié)構(gòu)，采用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)合作伙伴的信任度，實(shí)現(xiàn)基于XML/Web的信息共享與應(yīng)用界面的集成，最終在信息集成平臺(tái)上，以透明的方式提供服務(wù)，包容各種分析服務(wù)，并允許終端用戶在網(wǎng)格環(huán)境中運(yùn)行這些服務(wù)，實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品全生命周期的資源共享、集成和協(xié)同工作；所述服務(wù)層將中間件層虛擬化的資源，用Web service技術(shù)封裝資源的調(diào)用接口為網(wǎng)格服務(wù)，這樣應(yīng)用層就能通過(guò)服務(wù)層調(diào)用底層的各種資源，服務(wù)層包含應(yīng)用層中具體應(yīng)用所需要的各種細(xì)粒度的具體服務(wù)，這些網(wǎng)格服務(wù)是應(yīng)用層中應(yīng)用的基礎(chǔ)，是組成應(yīng)用的基本模塊；所述應(yīng)用層位于整個(gè)體系的頂端，針對(duì)汽車耐撞性設(shè)計(jì)和仿真分析，采用網(wǎng)格技術(shù)和XML/WEB SERVICES技術(shù)，在服務(wù)層基礎(chǔ)上，通過(guò)在網(wǎng)格用戶界面中提供服務(wù)應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶隱藏應(yīng)用實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和資源信息，為汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真提供圖形化界面的支持和調(diào)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，所述資源層，采用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言對(duì)制造資源信息進(jìn)行建模和描述，并應(yīng)用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言數(shù)據(jù)表現(xiàn)格式定義語(yǔ)言——擴(kuò)展格式表單語(yǔ)言，從不同視圖中顯示資源的數(shù)據(jù)；在資源模型的描述中，采用面向?qū)ο蟮乃枷胪ㄟ^(guò)逐級(jí)抽象的形式進(jìn)行信息分類描述，首先定義一些簡(jiǎn)單的基類對(duì)象，再通過(guò)對(duì)象的派生、繼承方法建立更復(fù)雜的對(duì)象模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，所述資源層，在資源建?；A(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)中已有的分布、異構(gòu)的設(shè)計(jì)資源和遺留系統(tǒng)進(jìn)行封裝，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格服務(wù)接口與其它服務(wù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)，并共同實(shí)現(xiàn)由架構(gòu)提供的各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，所述資源層，采用WSDL規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)資源進(jìn)行描述和封裝的方法，首先，把設(shè)計(jì)資源的靜態(tài)屬性及動(dòng)態(tài)屬性抽象出來(lái)，描述成服務(wù)數(shù)據(jù)，為屬性定義提供統(tǒng)一的規(guī)范，使服務(wù)和用戶之間對(duì)服務(wù)描述沒(méi)有歧義，為服務(wù)搜索和發(fā)現(xiàn)提供保障，然后，把服務(wù)接口和操作抽象出來(lái)，描述成WSDL文件，并實(shí)現(xiàn)接口；根據(jù)資源語(yǔ)義字典中的接口命名規(guī)范，采用WSDL規(guī)范描述制造資源服務(wù)的接口，包括對(duì)接口類型、操作、消息、端口和提供的相關(guān)服務(wù)的定義。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，所述資源層，用來(lái)管理資源的發(fā)現(xiàn)、描述、定位、組織、分配、監(jiān)測(cè)、更新和信息發(fā)布，其中所述的資源包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，所述服務(wù)層，將封裝的網(wǎng)格服務(wù)發(fā)布到汽車耐撞性設(shè)計(jì)與仿真網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上，提供相應(yīng)的接口給應(yīng)用層調(diào)用；服務(wù)層中的服務(wù)是對(duì)資源實(shí)現(xiàn)的包裝，通過(guò)消息交換模式與其它資源或服務(wù)通信，把資源作為服務(wù)提高資源所有者對(duì)資源使用的控制能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，所述應(yīng)用層包含了汽車耐撞性設(shè)計(jì)和仿真的各種基本應(yīng)用，包括仿真計(jì)算、設(shè)計(jì)、用戶管理、項(xiàng)目管理，用戶通過(guò)應(yīng)用層的一個(gè)基于Web browser開發(fā)的網(wǎng)格用戶界面訪問(wèn)和使用具體應(yīng)用，通過(guò)服務(wù)層和網(wǎng)格中間件層，應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了與資源“解耦”。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，其特征是，用戶通過(guò)網(wǎng)格用戶界面進(jìn)入整個(gè)仿真系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)格用戶界面提供的各種應(yīng)用，調(diào)用服務(wù)層中各項(xiàng)服務(wù)來(lái)完成工作；服務(wù)層中的服務(wù)通過(guò)網(wǎng)格中間件層封裝的資源接口，訪問(wèn)和調(diào)用資源層中各項(xiàng)資源，實(shí)現(xiàn)了各層之間的動(dòng)態(tài)連接，特別是應(yīng)用層和服務(wù)層對(duì)資源的動(dòng)態(tài)綁定，資源根據(jù)需要自動(dòng)的加入和撤除，而不影響應(yīng)用和服務(wù)。
全文摘要
一種基于網(wǎng)格的汽車耐撞性計(jì)算機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，本發(fā)明自下向上分別為資源層、網(wǎng)格中間件層、服務(wù)層和應(yīng)用層所述資源層包含并管理各種基礎(chǔ)設(shè)施和軟/硬件資源；所述網(wǎng)格中間件層建立在資源層基礎(chǔ)上，并將封裝和集成好的資源虛擬化，對(duì)服務(wù)層開放符合網(wǎng)格計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的資源調(diào)用接口，從而為服務(wù)層和應(yīng)用層提供一個(gè)網(wǎng)格環(huán)境；所述服務(wù)層將中間件層虛擬化的資源，用Webservice技術(shù)封裝資源的調(diào)用接口為網(wǎng)格服務(wù)；所述應(yīng)用層采用網(wǎng)格技術(shù)和XML/WEB SERVICES技術(shù)，通過(guò)在網(wǎng)格用戶界面中提供服務(wù)應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶隱藏應(yīng)用實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和資源信息，為汽車耐撞性協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真提供圖形化界面的支持和調(diào)用。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101038604SQ20071003999
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者金先龍, 曹源, 趙志杰, 王建煒 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)