一 702所背景介绍
702所是国内规模最大的船舶试验研究基地，主要进行试验仿真和物理试验，物理试验分模型试验和实参试验两种。目前我们主要的基础设施有两个国防重点实验室，一个水动力学方面，一个噪声方面，规模是亚洲第一、世界第三；另外702所拥有26座流体、结构、振动噪声等专业实验室，以及一个中国船舶工业舰船总体性能试验检测中心，大家从电视上看到蛟龙号总体设计就是出之702所。
图1 702所基础设施列举
二 702所发展历程
信息化发展之路，2000年以前702所和大部分军工企业信息中心类似，就是机房管理和管理软件的实施与维护，2000年以后，我们开始将商用软件进行二次开发，做成定制软件，使得通用软件变成专用软件，这个工作非常重要的。之后开始我们做自己的平台，通过学习，开发平台，形成自己的产品，并在产品上做定制开发。
图2 信息化发展历程
我的体会是学习国外先进的东西做二次开发。起初我们做了很多二次开发，包括CAD、CAE，PDM，可以说我对国内现在国内看到的商用软件非常了解。702所把所有的软件买了，但到目前为止用的并不多，所以要用自己的平台，把别人的东西放在后台，逐步替代，是必由之路。
我们做得螺旋桨快速设计非常漂亮，见下图。我们在CAE上做了很多东西，这些软件功能非常好，请大家看CAE案例：东洋制罐。这都流程化了，第一步、第二步、第三步、第四步怎么做下去，每一步都是交互方式，可视化的。现在管理软件为什么要做自主研发？因为商业软件解决不了的专业问题；国外软件因技术封锁无法引进；已经基于商业软件积累了大量的二次开发成果，因为商业软件的更新换代而被迫放弃。所以才要进行大量的二次开发，逐步地替代。
图3 CAD案例-螺旋桨快速设计
图4 CAE案例-东洋制罐
现在仿真的自主研发，我们所已经做了两类软件，第一前后处理，第二求解器。我们做了前处理和很多的求解器自己用，别人不会用，过了一段时间自己也不用了，前处理非常糟糕；求解器做得非常好，输入文件后通过求解器进行求解处理，产生输出文件，我们称之为后处理。我们自己做的前处理有些地方不是很成熟，所谓的前处理第一步就是几何，第二步网格，第三步材料，第四步把材料加到文件上。
数据管理类，我们自主研发的软件一类是试验数据管理，还有一类科研过程管理。现在我们所里已经完成试验数据管理软件，我们所有大量的模型试验和实场试验，我们做了自己研发的试验数据管理软件。现在我们所有很多的PDM，这些PDM产品很难用，现在我们开始做科研过程管理，科研管理就是三件事，第一件事就是我们今天做什么？第二件事我们怎么做？第三件事做到什么叫好？做什么就是任务的分解，就是一级分解、两级分解、三级分解，把输入输出流程关系建立出来，上下流关系建立出来。第一步做什么就是任务分解。第二步就是任务分解，一个是项目的过程的任务分解，第二个省钱，第二如何做？实际上就是建立模板，第三做到怎么叫好？结果做到符合质量的要求。
总体的思路第一个我们的所有的东西要变成很好用的工具，我们怎样把试验方法变成很好的工具？怎样把买的通用工具变成小的工具？如我们想把一个东西变成一个组件，在界面上形成需要的输入文件，只要它的几何、网格、材料够了，然后生成所需要文件，远程调用，上网把文件中的数据提出来。很多人只知道在服务器可以调用它，而我们把很多方法套用软件变成一个个工具，有了工具后我们做一件事情变成了把一个个工具连在一起，形成了计算模板，计算模板不断变，到后面积累了很多工具组建，积累了很多计算模板，这种随着变化的需求而变化很方便。
第二个思路是数据问题，研发过程中有三类数据，分别是PDM，SDM，TDM。PDM管过程和数据文档，我们做仿真的时候，从PDM中输入就可以，文档要求数据输入到SDM中来，我们可以将做好的仿真结果传回PDM上，然后把有关的数据和任务下载进PDM中，之后把结果提交到PDM数据中。SDM和PDM是什么关系？我们所一直做这件事情，仿真可以指导试验。先把仿真算一算，边界条件够不够？仿真的地方把哪些东西放在哪一个地方，很多试验不可能很多地方测点，通过仿真可以做到。试验搅合仿真，试验的结果怎么搅合仿真的结果？比如说模型的搅合，通过试验的结果返航分析，发现模型是否有出入，刚度或者等效有没有不对的地方？搅合以后算出来对了。
图5 总体集成
仿真总体上怎么做到？低层是数据，上面是业务和管理，中间层很重要，开始是微观设计，做宏观设计用到仿真和优化，总体框架定下来，之后每个分系统具体做。第一步设计，设计完了评估，评估完了仿真计算，计算以后优化，将试验和仿真进行对比。
总结信息化发展之路，第一件事情是采购商用软件，变成我们的专用软件。这一步非常重要，因为商用软件使用门槛比较高，通过提炼总结出自己的框架，在这个框架上再定制我们自己的产品。我们现在已经建立了四个框架，第一个是前后处理框架，把我们自己的好方法变成好软件，第二工具节省框架，包括做组建和节省模板两方，第三个数据管理框架，因为我们的过程都是数据流，都是有结构，我们非常方便把结构变成数据库系统，第四个是最顶层流程管理框架，怎么样进行任务的分解？做到分解完了的结果可见，执行任务的结果可见。
图6 信息化发展历程总结
三 取得的成果
从产品积累的角度上，我们形成了三个主要产品：iDesigner集成设计系统，TDM试验数据管理，RDM协同研发管理。在这个基础上又形成小产品，我们所慢慢的越来越好做，我们在上海做了803、804、535、539的工作。我给船级社做十几年，一个单位做十几年变成他们的一部分才是硬道理。
我们做到核心部分衍生的东西，第一个是流程管理框架，用于管理研发全过程的协同流程，从大的阶段到具体的活动，解决项目管理精细、状态反馈不及时、协同效率低等问题。
图7 流程管理框架
第二个工具集成框架，用于对各类CAD/CAE/自研工程软件的集成和二次开发，解决模型参数化、过程自动化、以及工具之间数据传递的问题。第三个前后处理框架，用于对自研软件的集成和商品化包装，解决自研软件数据可视化、操作简单化的问题。第四个就是数据管理框架，用于设计、仿真、试验、知识等工程数据的管理和应用，解决数据的集中管理和多系统的数据整合的问题。
图8 数字化试验解决方案
接下来介绍TDM的解决方案是怎么样的？TDM在实验室中做哪些事情？第一个是过程的管理，过程的管理分两类，一类就是任务的分解，还有一类就是节省；第二个是过程数据管理，非常重要，主要是怎么样建数据库的问题？数据库变化了，动态建数据库，我们做了动态建库的功能，老的数据库可以非常方便地加入到新的数据库中，一个实时，一个是数据怎么进去？包括过程设备的管理，因为做试验肯定要很多设备，所以我们有设备管理中心，做哪一类事情用到哪些设备关联自己？第三个，也是我们正在做的是试验的知识管理，知识是来来回回的过程，按照规范放进去，下次用的时候拿出来再编辑，编辑完了再放进去。总结起来就是三个管理：一个过程管理、数据管理、过程知识管理。
我们做移动TDM，和航天做的，因为他们靶场上有移动，采集和控制，数据分析处理模块做得非常好，所以我们是开放式的东西，非常重要，让大家看得见摸得着，让实验室的人喜欢，所以实验解决方案。实验解决方案主要是流程。怎么审核的，任务怎么分解的？等等，在这个地方非常详细。
解决方案积累的特色有：支持标准总线接口，包括1553B、PXI、PCI、VXI、RS232、RS485、IEEE488、IEEE1394、OPC、CAN等总线；支持著名厂商设备驱动接口，包括NI、SIEMENS、HORIBA、LMS、鸿格等厂商；支持非标自研驱动接口的定制，包括DCS、PLC等控制系统；ODS（Open Data Service）规范：数据模型及存储符合ASAM ODS规范标准，支持试验数据格式统一，且基于ASAM-ODS数据模型提供标准接口；服务器上分解工作，PAD上执行工作，服务器上汇总统计工作。
图9 多学科仿真解决方案
多学科仿真的解决方案，解决方案包括硬件与支撑平台。支撑平台第一是任务分解，第二是每个任务怎么做？怎么做机上模板，机上模板怎么创建？数据知识怎么管？比如从PDM上下载了一个任务，第一件事情进行分解，分解了以后什么事情谁做？每件事用到模板，把模板拓展起来。任务的分解，还有这个任务怎么做？就是流程模板，主要是输入输出，非常灵活，每个地方都是一样的。第一任务分解非常具体，知识库里是否有任务分解的过程，有拖上来，有模板知识库，怎么想办法和工作流以及业务流紧密结合？不能把管理的要求和业务流程分离，不能从PDM上下载一个任务到商业系统做，做完了以后再上去很麻烦。我们所有的PDM系统和SBM仿真、事业TDM完全融合在一起，设置质量控制点。我们也建立很多库，如产品信息库、项目信息库、流程图等，用起来很方便。
大家关心宏观计划就可以了，觉得某一个计划有问题马上到专业系统查看，从宏观到微观非常方便。仿真中模板库非常重要，水平比较高的人专门做模板传上去，让设计人员非常方便地下载模板，用模板。所以解决方案的第一个特点就是我们做很多组建，做很多机上模板，第二个轻量化服务，第三个是数据分析可视化。
四 对工程信息化的建议
最后对工程信息化提一些建议，第一点工程信息化最重要的是积累，积累完了共享，这样才能提高效率。实际上每个单位的积累都是非常少的，其实积累可以创新，可以积累数据、模型和方法。我们把方法变成很好用的工具，把通用的软件也变成很好用的工具，把它变成一个个模板积累出来，让大家共享，做到自动化。
图10 仿真建设的四个阶段
每个单位的仿真建设应该经历四个阶段，第一个阶段就是买工具，第二个阶段就是怎么样解决问题？最好的办法是在工具中做定制，变成专用软件，因为现在一个软件解决不了所有问题，如CAD、CFD软件，几个软件加上优化软件一起，把数据打通，第三个阶段把手工流程变成固化流程，固化流程再变成自动化的流程，自动化的流程再加入专家的经验，反复使用变成可靠的流程。可靠的流程就是所谓的规程，有了规程什么事好办了。
我的理解虚拟水池怎么做？第一个来自仿真，就是计算，但比仿真高，就要做出规程。这个源于仿真，高于仿真，既然是水池，应该像物理水池一样做分析，物理水池怎么做试验？试验前有试验准备，试验后就是分析报告。虚拟水池也是一样，第一步做准备，怎么样做分析报告，怎么样分析？按照试验规程做试验求解。第二步像物理试验做心理试验。第三步全过程要可视化，现在可视化在我们所里看的很重，把仿真结果实时出来，但是很难，仿真没有办法实施，我们现在正在做虚拟水池这件事。
图11 试验建设的四个阶段
试验第一个阶段每个单位都会做物理试验，交给别人报告，报告是数据文件，第二个阶段把数据文件保存出来，就是数据库，一部分做到了，还有一部分单位没有做到，第三个阶段就是TDM，把实验过程和实验过程的数据拿出来，最后一步数字化试验平台，这个很不容易做到，需要有了很多数据积累了再进行数据挖掘分析。
本文根据中船重工702所CIO冷文浩先生在2015年中国制造业仿真技术应用研讨会上演讲内容整理而成，未经本人确认。
(审核编辑: Doris)
