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一体化设计案例一:从软件业到航天航空再到采油业

时间:2023-03-21 18:05 来源:雅延咨询 作者:雅延 点击:
首先需要说明的是,我们这里说的“一体化”主要针对的是生产线上的装备供应商从设计开始的一体化。因为生产线上的主机需要配套的设备来辅助,传统的商业模式是各生产各的,然后到生产线再安装调试,一旦设备之间的衔接不到位,就必须重新设计、调试、装配,造成很大的人财物的浪费,怎么解决这个问题呢?基于模型的系统工程MBSE可能对产业数字化转型有帮助。
2021年年底,工信部发布的《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》提出,要推进基于模型的系统工程(MBSE)规模应用。在此背景下,装备制造企业应当主动拥抱MBSE,在充分评估企业能力条件的基础上,在MBSE方法论的指导下,全面梳理企业内外、产品全生命周期业务流程、标准规范,将软件设计、机械工程、电气工程、多领域建模和仿真等技术融合,形成装备制造企业完整的产品研制能力体系,进而促进装备制造企业的数字化转型。

MBSE并不是要颠覆现有的系统工程体系,而是在原有的基于文档的基础上,通过统一建模语言对文件中隐含的设计要素进行显性化的关联建模,通过模型的不断迭代、演化,最终形成一个具有和实物产品完全一致且经过虚拟试验仿真验证的产品数字样机,避免因后期总装和测试试验不满足而导致设计更改的问题,确保复杂产品研制的“一次成功”。

以前这个软件多是由国外公司提供,近期雅延咨询接触到浙江迪捷软件团队,他们设计并开发的系统建模仿真软件工具,实现了系统工程从需求,开发,直至仿真的完整研发过程,并推出了两大解决方案:MBSE解决方案和数字装备解决方案。 MBSE解决方案涵盖了基于模型的系统工程(MBSE)的整个生命周期,数字装备解决方案旨在提供可以运行真实完整的软件系统的全数字实时仿真的数字装备。

他们开的全数字实时仿真仿真软件 SkyEye,中文全称天目全数字实时仿真软件,是基于可视化建模的硬件行为级仿真平台,支持用户通过拖拽的方式对硬件进行行为级别的仿真和建模。SkyEye目前支持主流的嵌入式硬件平台,可以运行主流的操作系统,此外还能适配国内自主研发的操作系统天脉。通过利用基于LLVM的动态二进制翻译技术,使虚拟处理器在典型的桌面计算机上运行速度可以达到2000MIPS以上。

他们的产品经理沈先生把SkyEye的优势概括为两条:

1)SkyEye可与第三方语言或者模型集成

目前已实现SkyEye与SystemC集成进行时序仿真,以及SkyEye与Matlab或者Simulink集成进行多领域协同仿真。

2)基于可视化图形的硬件建模,有效降低了硬件工程师和软件工程师之间的沟通成本。软件工程师可以不依赖于硬件工程师,而根据需要对硬件的配置进行改动。通过这种可视化图形的硬件建模方式,软件人员能够快速搭建硬件模型,并在硬件模型上运行和调试和真实硬件相同的二进制文件,可大大缩短产品研发周期,提高软件调试效率。

如果上面的案例你觉得枯燥、晦涩、难懂,我们再介绍一个相对好理解的案例。这家公司不仅仅是业务整合,更是MBSE系统工程的实践者

今年年初渤海装备公司将所属抽油机、抽油杆、抽油泵、节能电机等业务进行整合,全力打造“三抽+电机”一体化综合发展优势所带来良好成效。

作为中国石油旗下最大的装备制造企业,渤海装备公司“三抽”设备和节能电机产品均有40多年的研发制造经验,在国内外市场享有较高知名度和美誉度。但由于分属不同企业,无法共享市场、科技、人力等资源,难以形成产业和产品集群优势,难以对采油装备业务发展做出整体部署。

对此,渤海装备公司将“做优采油装备”作为推进高质量发展的重要业务链,按照集约化、专业化发展原则,于今年1月重组成立了采油装备公司,着力建设“国内领先、国际一流”的采油装备制造企业。

采油装备公司成立后,迅速发挥一体化竞争优势,加快向系统制造集成商转变,整合“三抽”产品和节能电机研发队伍,集中研发力量,针对煤层气井抽油机减速器超额定扭矩运转导致电机过载停机问题,设计人员联合攻关,研制出适应煤层气排采工艺的长冲程大扭矩抽油机、电机和控制柜,形成了自冲刷、防落物、防煤粉、防卡泵的斜井高效抽油泵系列产品和超高分子量聚乙烯包覆抽油杆产品,有效解决了现场问题,整体节能10%~20%,已在现场成功应用70套,一体化研发首战告捷。

加快向服务供应商转型,对影响泵效和机采系统效率的因素进入深入研究,总结各节能设备的匹配关系以及节能效果,形成了对不同工况和设备性能进行配套的仿真设计技术,满足了油田节能高效采油的需要,一体化提效服务取得重要进展。