ANSYS EKM – эффективное управление данными инженерных расчетов в процессе разработки новых изделий, интеграция с корпоративными PLM/PDM-системами

1. Новожилов Юрий
Руководитель направления HPC
yury.novozhilov@cadfem-cis.ru
ANSYS EKM – эффективное управление
данными инженерных расчетов в
процессе разработки новых изделий,
интеграция с корпоративными
PLM/PDM-системами

2. Мотивация

3. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.3
Взрывной рост объемов данных в CAE
Поиск
Построение
модели
Расчет
Анализ
результатов
и отчет
Архив
Терабайты
Мегабайты
Терабайты +
Килобайты
Гигабайты

4. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.4
Работа больших коллективов специалистов
 Люди
 Специалисты в разных областях физики
 Специалисты на разных концах страны
 Данные
 Большие объемы
 Хранить лишнее дорого
 Потерять данные нельзя
 Технологии моделирования
 Множество внутренних процессов

5. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.5
Процесс разработки изделия
CAD
ERP: управление предпримем и планирование
PDM: жизненный цикл изделия
Испытания Материалы Расчеты
Технологические
процессы
CATIA
NX
CREO
SolidWorks

6. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.6
Вам знакомы эти вопросы?
 Где данные предыдущего проекта?
 Это правильная версия свойств материалов?
 Какие допущения использовались при выполнении расчета?
 Эксперт по газодинамике уволился. У нас остался терабайт
информации на жестком диске. Что делать?
 Доступ к материалам расчетов из командировки для совещания
 Почему теперь задача не считается?
 Над чем они работали прошлый месяц?
 Что мы решали изменить в ТЗ?

7. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.7
ANSYS Engineering Knowledge Manager (EKM)
Удовлетворяет широкий круг потребностей
 Управление данными
 Доступ
 Резервная копия
 Контроль версий
 Отслеживание
 Поиск
 Политика хранения
 Управление процессами
 Рабочий процесс
 Уведомления
 Настройка
 Структурирование
 Интеграция
 ANSYS и другие CAE пакеты
 Связь с PDM/PLM
 Вычислительные ресурсы
 Внешние и свои коды
 HPC ресурсы
 Практичность
 Простота в использовании
 …и внедрении
 Удаленный доступ
 Визуализация
 Управление данными
 Доступ 
 Резервная копия 
 Контроль версий 
 Отслеживание 
 Поиск 
 Политика хранения 
 Управление процессами
 Рабочий процесс 
 Уведомления 
 Настройка 
 Структурирование 
 Интеграция
 ANSYS и другие CAE пакеты 
 Связь с PDM/PLM 
 Вычислительные ресурсы 
 Внешние и свои коды 
 HPC ресурсы 
 Практичность
 Простота в использовании 
 …и внедрении 
 Удаленный доступ 
 Визуализация 
 Встроенный функционал
 Требует дополнительного конфигурирования

8. Управление знаниями

9. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.9
Пользователи и группы
 Системы аутентификации
 EKM
 LDAP
 Active Directory
Группа Учетная запись Регион
MBU
Александр Соклаков
Филип Рябов
Николай Староверов
Антон Кузнецов
СЗФО
СЗФО
ЦФО
ПФО
FBU
Илья Капранов
Антон Ляскин
Денис Хитрых
СЗФО
ПФО
ЦФО
EBU
Дмитрий Шевнин
Сергей Шиманский
Дмитрий Чуянов
СЗФО
СЗФО
ПФО
HPC
Юрий Новожилов
Николай Староверов
Филипп Рябов
СЗФО
ЦФО
СЗФО

10. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.10
Права доступа

11. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.11
Индексация и поиск по хранилищу
 Индексация данных моделей ANSYS и другого ПО
 Microsoft Office
 PDF
 ASCII
 Различное ПО
 Поиск
 Просмотр и генерация отчетов

12. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.12
Просмотр результатов
 Использование технологий VCollab
 Визуализация данных
 CAD
 Сетки
 3D результаты в вашем браузере
 Визуальный поиск
 Экономия времени

13. Интеграция с PDM/PLM

14. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.14
PDM/PLM – Product Data/Live Management
 Процесс конструирования
 Концепция
 Разработка
 Выпуск
 Данные в PDM/PLM системах
 Требования
 Функциональные
 Логические
 Детали (Parts) и версии (Revisions)
 Сборки
 Многое другое
 PDM – место где хранятся
основные (ключевые) данные
проекта
PDM
Новое изделие
Концепт
Детальный
дизайн

15. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.15
Взаимодействие процессов
проектирования и численного моделирования
PDM
Новое изделие
Концепт
Детальный
дизайн
EKM
Геометрия
РасчетыОптимизация
Интерфейс
EKM Datalink
Геометрия и данные
Отчеты и результаты

16. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.16
EKM отлично дополняет PDM/PLM
 Данные моделирования сложны
 Большие объемы
 Разные типы
 PDM системы управления (заточенные на CAD) не подходит
 Контекст является ключом к использованию данных моделирования
 PDM системы требуют существенной доработки
 Адаптация к пользователю чрезвычайно важна
 Система должна быть простой и легко настраиваемой под нужды
 Возможности автоматизации процессов и запуска задач
подразумевают высокую степень открытости системы

17. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.17
OpenPDM
 PROSTEP имеет партнерские отношения с большим количеством
платформ
 Siemens PLM Software Teamcenter
 Dassault Systèmes ENOVIA VPM
 PTC Windchill
 Oracle Agile e6
 SAP

18. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.18
 Вводные данные
 Передача модели из
EKM в PDM
 Производится
вручную
единовременно
 Обновление
 Проверка изменений
 Передача модели из
EKM в PDM
 Производится
вручную при
необходимости
 Автоматическая
передача результатов
 Загрузка данных из
EKM в PDM
 Загрузка отчетов
Решение EKM Datalink
Интеграция PDM и EKM
EKM Datalink
EKM
Передача моделей и данных
Передача отчетов и результатов

19. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.19
Пример интеграции Teamcenter
через EKM Datalink
 PROSTEP обеспечивает библиотеки Java (JAR)
 JAR файл правится согласно конфигурации инфраструктуры
 JAR устанавливается в качестве плагина к Teamcenter Portal

20. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.20
Пример интеграции Windchill
через EKM Datalink
 PROSTEP обеспечивает пользовательский сайт Windchill (JSP)
 JSP должен быть обновлен согласно настройкам инфраструктуры

21. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.21
Пример интеграции ENOVIA V6
через EKM Datalink
 PROSTEP обеспечивает JSP файл
 JSP правится согласно конфигурации инфраструктуры
 JSP регистрируется как расширение ENOVIA V6

22. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.22
Клиент EKM Datalink
 Для получения данных напрямую из PDM системы
 Не требует изменений в PDM системе
 Имеет удобный Web интерфейс
 Может быть встроен в Web интерфейс EKM

23. Управление расчетами

24. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.24
Расчет прямо из репозитория
 Любой расчет может быть перепроверен в несколько кликов
 Интеграция с Workbench Parameter Set
 Быстрое изменение плана эксперимента
 Расчет модели с измененными параметрами
 Использование HPC
 ANSYS RSM

25. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.25
Пакетный режим
Создание расчетного задания
 Создание расчетного задания на
основе шаблона
 Загрузка необходимых
данных для расчета

26. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.26
Пакетный режим
Постановка задачи и мониторинг процесса расчет
 Описание параметров запуска
решателя
 Мониторинг состояния расчета:
 Ожидает в очереди
 Мониторинг состояния расчета:
 Ожидает в очереди

27. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.27
Интерактивный режим
Создание расчетного задания
 Возможен заказ интерактивной сессии прямо из WebUI

28. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.28
Выполнение интерактивных расчетов
NICE EnginFrame
 Подключение к удаленной терминальной сессии из браузера

29. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.29
Выполнение интерактивных расчетов
NICE EnginFrame
 Полноценное рабочее место
 Доступны полные версии всех
приложений
 Использование удаленной
визуализации

30. Управление процессами

31. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.31
 EKM Studio позволяет формализовать и выстроить процессы
 Возможно создание сложных цепочек
 Циклы утверждения отчетов
 Процессы согласования постановкой
 Возможность отследить полную историю работ
Выстраивание процессов разработки

32. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.32
Обзор состояния всех работ по проекту на одной странице

33. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.33
Инициация проекта
 Вводные данные и ТЗ по проекту загружаются менеджером
 Данные будут доступны всем членам команды

34. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.34
Автоматические уведомления по почте
Менеджер
проекта
Специалист по
препроцессингу

35. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.35
В любой момент можно отследить состояние процесса

36. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.36
Загрузка геометрии из PLM для подготовки задачи

37. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.37
Создание полного расчётного проекта и загрузка его в EKM

38. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.38
Работа с моделью на удаленных серверах

39. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.39
Расчет аэродинамики и согласование результатов

40. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.40
Согласование результатов расчетов
CFD
инженер
Менеджер
проекта

41. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.41
Дальнейшая работа над проектом прочнистов

42. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.42
Детальный отчет по математической постановке задачи

43. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.43
Просмотр результатов расчетов в браузере

44. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.44
Отчет о всем процессе разработки
 Отчет о ходе выполнения работ, затраченном времени, выбранных
вариантах и допущениях готов автоматически

45. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.45
Быстрый расчет дополнительных вариантов

46. Опыт внедрения ANSYS EKM

47. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.47
ОПЭ ANSYS EKM и NICE DCV
ОКБМ им. И.И. Африкантова
 Проблема передачи данных
между хранилищем ANSYS EKM и
рабочим компьютером
пользователя
 Использование технологии
интеграции NICE EnginFrame
2013.0 c ANSYS EKM 15.0
Рабочее место
Workbench
или EKM
WebUI
Объект
расчета
Сервер EKM
Сервер
приложений
Файловый
сервер
Рабочее место
Workbench
или EKM
WebUI
Объект
расчета
Сервер EKM
Сервер
приложений
Файловый
сервер

48. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.48
ОПЭ VСollab и ANSYS EKM
"НИКИЭТ имени Н.А. Доллежаля"
 ANSYS EKM в связке с Visual Collaboration Technologies – VCollab

49. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.49
Внедрение ANSYS EKM
ОАО РКК "Энергия"
 Аутентификация через LDAP
 Индексация и поиск по данным FlowVision и AeroShape
 Развертывание системы на базе масштабируемого решения с
раздельными серами по ролям
 Сервер приложений
 Файловый сервер
 Сервер баз данных Oracle DB
 Ведутся работы по интеграции ANSYS EKM 14.5.7 и Windchill PDMLink
Version 9.1 M070PDM

50. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.50
Пользовательские типы данных
ОАО РКК "Энергия"
 Создание новой структуры документа
 Тип данных
 Отдел
 Индекс изделия
 Исполнитель
 Обозначение изделия
 Тип расчета
 Рисунок (приложение)
 Описание (примечание)

51. Автоматизированные рабочие места
Интерактивные расчетные методики

52. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.52
Выводы
 Процесс разработки намного сложнее, когда у вас нет опыта
 Ваш инженерный опыт это результаты ваших работ
 Опыт необходимо накапливать и уметь применять
 Если вы не можете найти результаты ваших расчетов в приемлемый
срок, считайте, что в утратили этот опыт
 ANSYS Engineering Knowledge Manager позволяет накапливать и
использовать инженерный опыт
 EKM служит связующим звеном между расчетами и жизненным
циклом изделия
 EKM позволяет строить эффективные централизованный расчетные
системы
 EKM делает совместную работу более эффективной
 EKM помогает автоматизировать рутинные процессы разработки

53. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.53
Автоматизированное Рабочее Место
 Что такое Автоматизированное Рабочее Место
 Математические модели ANSYS и стороннего ПО оборачиваются WEB
интерфейсом
 Возможность подключения любой цепочки расчетов
 Автоматическая генерация отчетов в практически любых форматах
 Отсутствие необходимости устанавливать ПО ANSYS на рабочие места
 Ключевые моменты внедрения АРМ
 Защита разработанной методики от человеческих ошибок
 Контроль доступа пользователей и безопасности
 Журналирование всех работ
 Меньшие требования к квалификации инженеров

54. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.54
Составные части ANSYS EKM
 ANSYS EKM представляет собой совокупность компонентов
 Сервер приложений - выполнение сценариев
 JBoss Application Server - Java EE сервер приложений с открытым
исходным кодом
 База данных - хранение знаний
 MySQL, Oracle DB, DB2
 Web сервер - отображение результатов
 Apache Tomcat
 ПО ANSYS - численное моделирование
 Любые другие исполняемые файлы и стороннее ПО
 ANSYS RSM - взаимодействия с высокопроизводительными ресурсами

55. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.55
Разработка АРМ
 EKM Custom Application
 Создается в ANSYS EKM Studio
 Структура приложения в формате .wf.xml
 Опциональные скрипты расширения логики приложения
 Java
 IronPyton
 Необходима завершенная параметрическая модель
 Набор параметров (ASCII Plain text)
 Скрипт для выполнения сервером приложений
 Список необходимых результатов

56. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.56
Как работает АРМ
 Сбор параметров через Web интерфейс
 Проверка параметров на стороне сервера приложений
 Обработка параметров, скриптуемая IronPython
 Выгрузка скриптов и сопутствующих данных в рабочую папку
 В ходе выгрузки сервер приложений обеспечивает подстановку значений
параметров в текст скриптов
 Выполнение расчетов
 На компьютере выполняющем роль EKM сервера
 На HPC ресурсе через RSM
 Загрузка результатов на компьютере выполняющем роль EKM сервера
 Материалы раскладываются по директориям
 Автоматический анализ загруженных результатов
 Работа механизма извлечения метаданных

57. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.57
Что необходимо знать для параметризации
 ANSYS Workbench - IronPython (полноценный интерпретатор)
 ANSYS DesigneModeler - скрипты в JScript
 ANSYS Mechanical - скрипты в JScript + APDL
 ANSYS Fluent - Fluent TUI + UDF
 ANSYS EM - Python (хотя можно и VisualBasic)
 ANSYS CFX - Perl

58. Пример реализаций
Интерактивная инженерная методика расчета
межотсечных токовводов для
ООО «Научно-производственный центр «Судовые
электротехнические системы»

59. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.59
Структура токоввода
 Втулка токоввода
 Силовые токоведущие стержни
 Сигнальные токоведущие стержни
 Несколько слоев изоляции

60. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.60
Постановка задачи
 Разработка интерактивной инженерной методики расчета
корабельных токовводов
 Прочность
 Mechanical
 Пожароустойчивость
 Mechanical
 Электромагнитная совместимость
 HFSS
 Все расчеты HPC
 ANSYS RSM
 Все расчеты выполнены,
но как теперь перенести это в АРМ?

61. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.61
Различные варианты геометрии

62. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.62
Различные варианты геометрии
 Разработка алгоритма генерации геометрии
 С условными переходами, нельзя создать стандартной параметризацией
 Создание модуля генерации и визуализации геометрии
 Исходный вариант: APDL -> FE Modeler -> DM -> APDL
 Финальный вариант: DesignModeler .js

63. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.63
Пожаростойкость
 Исходная постановка задачи
 Расчет переходного процесса
 Большая часть теплового потока
идет по медным проводникам
 Доработанная постановка
 Пожаростокойсть определяется
теплоизоляцией
 Переход к стационарному расчету
 Существенное снижение
ресурсоемкости

64. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.64
Механическая прочность
 Исходная постановка задачи
 Нагрузка 110 МПа
 Разовое нагружение
 Физически нелинейный расчет
 Адаптация сетки
 Доработанная постановка
 Переход к линейному расчету
 Максимальное упрощение
геометрии
 Выбор критериев

65. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.65
Электромагнитная совместимость
 Исходная постановка задачи
 Расчет переходного процесса
 Множество сочетаний влияния
 Доработанная постановка
 Выработать критерий
 Переход к гармоническому
расчету
0
0
0
0
V
pow1_T1
50
R5
V6
V7DC=1kV
50ohm
R11
50
R12
50
R13
50
R14
V17DC=1kV
V18DC=1kV
V19DC=1kV
V20DC=1kV
V
pow2_T1
50
R28
50
R29
50
R30
50
R31
50
R32
50
R33
50
R34
50
R35
50
R36
50
R37
50
R38
50
R39
50
R40
50
R41
V44
V
sig12_T1
V
Sig1_T1
50ohm
R53
50
R54
50
R55
50
R56
50
R57
50
R58
50
R59
50
R60 50
R61 50
R62 50
R63 50
R64
50
R65
50
R66
50
R67
50
R68 50
R69 50
R70 50
R71
V
pow1_T2
V
pow2_T2
V
sig12_T2
V
Sig1_T2
HV01_T1
HV02_T1
HV03_T1
HV04_T1
HV05_T1
HV06_T1
LV00_T1
LV01_T1
LV02_T1
LV03_T1
LV04_T1
LV05_T1
LV06_T1
LV07_T1
LV08_T1
LV09_T1
LV10_T1
LV11_T1
LV12_T1
HV01_T2
HV02_T2
HV03_T2
HV04_T2
HV05_T2
HV06_T2
LV00_T2
LV01_T2
LV02_T2
LV03_T2
LV04_T2
LV05_T2
LV06_T2
LV07_T2
LV08_T2
LV09_T2
LV10_T2
LV11_T2
LV12_T2
V85DC=1kV
V88
V89
V90
V91
V92
V93
V94
V95
V96
V97
V98
V101
V104
0
0
0
0

66. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.66
Задание геометрических параметров
 Пользователь задает необходимые геометрические параметры и
запускает генерацию геометрической модели

67. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.67
Визуальный контроль полученной геометрии
 Осуществление визуального контроля полученной геометрии
 Согласование варианта в случаи успеха

68. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.68
Задание свойств изоляции
 Пользователь задает свойства и толщины слоев изоляции и запускает
расчет

69. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.69
Просмотр результатов
 Пользователь просматривает результаты решения задачи в заданных
областях конструкции

70. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.70
Дополнительно пример результатов ЕМ расчета
SigCable17,PowCable1 FEXT = -26.506776202905797 dB
SigCable2, PowCable5 FEXT = -26.651849135229945 dB
SigCable3, PowCable6 FEXT = -27.247676369800445 dB

71. © 2014 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc.71
Выводы по АРМ
 Разработана интерактивная методика на основе которой создано
автоматизированное расчетное место
 Преимущества данной разработки
 Создан генератор сложной геометрии изделия
 Математические модели настроены на необходимый уровень точности
 Алгоритмы работают с оптимальным потреблением ресурсов
 Защита от вмешательства в настройки алгоритмов
 Аудит все запусков и проведённых расчетов

72. Спасибо за внимание!
Новожилов Юрий
Руководитель направления HPC
yury.novozhilov@cadfem-cis.ru