应用于工业仿真平台的方法及系统与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种应用于工业仿真平台的方法及系统。


背景技术：

2.工业4.0时代，仿真占据核心地位，而其核心要素是工业仿真软件和超强的计算算力。目前大部分工业仿真作业都是单机模式，用户在台机或工作站上从事仿真作业。对企业来说，单机模式存在几个问题，首先是软硬件成本高，需要购买昂贵的商业仿真软件授权和大量的台机或工作站，而分散的台机或工作站运维成本也很高；其次，对于越来越大规模、越来越复杂的仿真需求，单机资源无法集中调度使用，不能为大规模并行仿真提供有效的算力支撑，资源利用效率低。云模式能够实现软硬件资源的集中管理和调度，工业仿真云平台逐渐兴起。
3.大部分工业仿真云平台依旧是延续互联网的云计算思维，只是简单的将软硬件资源进行了集中调度，并没有真正解决工业仿真的实际需求。目前的工业仿真云平台只提供仿真求解功能，用户需要先上传仿真模型进行计算求解，计算完成后下载结果在个人电脑进行后处理，此过程可能需要重复多次，仿真全流程作业被切断，严重降低使用者工作效率。而且仿真求解过程也无法实时监控仿真状态，不能及时终止和调整仿真模型，导致大量无效计算。
4.另外，目前工业仿真云平台集成的工业仿真软件基本都是一些商业通用性仿真软件，种类较少。而工业领域门类众多，工业仿真需求各不相同，通用商业仿真仿真软件只能满足部分行业或领域的仿真需求，对细分领域的适用性并不是很高，大量细分领域的仿真需求被忽视。此外，通用仿真仿真软件对使用者能力和经验要求较高，而我国大部分中小型企业暂无仿真能力，无法使用这些商业仿真软件进行产品设计开发工作。


技术实现要素：

5.本发明提供的应用于工业仿真平台的方法及系统，以解决现有技术中存在的不足，实现方便快捷、低成本使用仿真软件。
6.为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
7.本发明提供的一种应用于工业仿真平台的方法，包括普通用户、开发用户和系统；
8.普通用户：
9.登录平台查找目标仿真软件；
10.若查找到目标仿真软件，申请试用，试用结束后，可选择订阅；
11.若未查找到目标仿真软件，可提交仿真软件开发需求至交易系统；
12.开发用户：
13.通过交易系统接受仿真软件开发需求；
14.依据仿真软件开发需求，通过平台选择开发环境、模型、求解器插件，进行仿真软件开发；
15.仿真软件开发完成后，将仿真软件上传至平台；
16.系统：
17.普通用户试用目标仿真软件或者订阅后使用目标仿真软件时，分配供仿真软件运行的计算资源。
18.本发明提供的应用于工业仿真平台的方法，优选地，所述步骤“仿真软件开发完成后，将仿真软件上传至平台”之后，还包括：
19.普通用户：
20.用户可对开发完成后的仿真软件进行测试使用，反馈测试意见；
21.开发用户：
22.接受用户反馈的测试意见，对开发完成后的仿真软件进行修改；
23.修改完成后，将仿真软件上传至平台，供普通用户测试或者订阅。
24.本发明提供的应用于工业仿真平台的方法，优选地，还包括：
25.平台：
26.用户订阅仿真软件后，交易系统进行普通用户与开发用户的结算。
27.本发明提供的应用于工业仿真平台的方法，优选地，还包括第二开发用户；
28.第二开发用户：
29.第二开发用户开发模型、求解器插件后，上传至平台，供开发用户选择使用。
30.本发明提供的一种应用于工业仿真平台的系统，优选地，包括：资源层、集成开发环境层、应用层和模型层；
31.所述资源层用于提供仿真软件运行的计算资源；
32.所述集成开发环境层用于提供仿真软件开发的运算框架、前后处理组件、设计优化组件等中间件；
33.所述应用层用于给普通用户提供可运行的仿真软件，给开发用户提供开发仿真软件的模型插件、求解器插件；
34.所述模型层用于提供仿真模型开发与集成仿真软件运行必要的几何模型、物理问题、求解器、模型边界类型和边界约束等因素。
35.本发明提供的应用于工业仿真平台的系统，优选地，所述资源层包括hpc计算集群、gpu渲染集群和虚拟工作站集群；所述hpc计算集群用于提供仿真软件运行的计算资源；所述gpu渲染集群用于大规模网格和后处理的渲染；所述虚拟工作站集群用于给普通用户和开发用户提供虚拟工作站。
36.本发明提供的应用于工业仿真平台的系统，优选地，所述集成开发环境层包括仿真运算框架、前后处理组件和设计优化组件；所述仿真运算框架用于提供非结构网格计算框架、结构网格自适应框架；所述前后处理组件用于提供可视化的前后处理功能；所述设计优化组件用于提供参数优化、拓扑优化的优化方法和优化模型。
37.本发明具有如下优点：
38.本发明提供的应用于工业仿真平台的系统，用户可以直接在平台运行仿真软件，进行仿真作业；同时，可以根据自身的需求提出仿真软件开发需求，开发用户响应需求进行开发，充分满足细分领域的仿真需求，实现方便快捷、低成本使用仿真软件。
附图说明
39.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
40.图1是本发明实施例1提供的一种应用于工业仿真平台的方法的流程示意图；
41.图2是本发明实施例1提供的一种应用于工业仿真平台的系统的架构图；
42.图3是本发明实施例1提供的一种应用于工业仿真平台的系统部署图。
具体实施方式
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。
44.实施例1：
45.如图1所示，本发明实施例1提供的一种应用于工业仿真平台的方法，包括普通用户、开发用户和系统；
46.普通用户：
47.s101：登录平台查找目标仿真软件；
48.s102：若查找到目标仿真软件，可选择试用或者订阅，试用结束后也可选择订阅；
49.s103：若未查找到目标仿真软件，可提交仿真软件开发需求至交易系统；
50.开发用户：
51.s201：通过交易系统接受仿真软件开发需求；
52.s202：依据仿真软件开发需求，通过平台选择开发环境、模型、求解器插件，进行仿真软件开发；
53.s203：仿真软件开发完成后，将仿真软件上传至平台；
54.系统：
55.s301：普通用户试用目标仿真软件或者订阅后使用目标仿真软件时，分配供仿真软件运行的计算资源。
56.工业仿真平台是一种双边业务模式，一端是使用仿真软件的普通用户，另一端是仿真应用软件的开发用户。基于本实施例提供的应用于工业仿真平台的方法实现的工业仿真平台(提炼后就是，基于方法实现的平台。参见上文标黄处，可知本技术的保护客体是方法(即程序))，用户通过登录界面登录平台，根据用户账号属性，普通用户进入终端界面，开发用户可以选择进入开发界面；进入终端界面后，普通用户通过平台的应用市场查找到目标软件，查找到目标软件后，可选择试用或者订阅，试用结束后同样也可选择订阅；试用或者订阅目标软件后，平台提供计算资源，在平台上运行目标软件，供普通用户仿真使用；订阅后，平台的计费系统会根据实际使用情况进行扣费。
57.若普通用户没有找到合适的软件，可提交仿真软件开发需求至交易系统，由平台交易系统发布，开发用户可接受仿真软件开发需求；依据仿真软件开发需求，通过平台选择开发环境、模型、求解器插件，进行仿真软件开发；开发完成后，开发用户将仿真软件上传至平台。
58.本实施例1提供的应用于工业仿真平台的方法，用户可以直接在平台运行仿真软件，进行仿真作业；同时，可以根据自身的需求提出仿真软件开发需求，开发用户响应需求进行开发，充分满足细分领域的仿真需求，实现方便快捷、低成本使用仿真软件。
59.为了确保开发用户开发的仿真软件满足普通用户需求，本实施例优选地，在步骤“仿真软件开发完成后，将仿真软件上传至平台”之后，还包括：
60.普通用户：
61.s104：用户可对开发完成后的仿真软件进行测试使用，反馈测试意见；
62.开发用户：
63.s204：接受用户反馈的测试意见，对开发完成后的仿真软件进行修改；
64.s205：修改完成后，将仿真软件上传至平台，供普通用户测试或者订阅。
65.普通用户给开发用户反馈测试意见，开发用户依据普通用户反馈的测试意见进行迭代开发，进过多次的修改完善后，得到完全符合普通用户需求的仿真软件供普通用户订阅使用。
66.在开发完成后，普通用户订阅开发用户开发的仿真软件，开发用户依据开发需求获得报酬，因此，本实施例中还包括：
67.系统：
68.普通用户订阅开发完成后的仿真软件后，交易系统依据普通用户的仿真软件开发需求进行普通用户与开发用户的结算。
69.另外，算法、求解器模型研究人员(目的在前，因为算法、求解器模型研究人员有需求，所以提供了第二开发用户)，可以根据平台插件开发说明进行模型、求解器插件开发，提交到平台应用市场，供开发用户使用。因此本实施例中，还包括第二开发用户；
70.第二开发用户：
71.第二开发用户开发模型、求解器插件后，上传至平台，供开发用户选择使用。
72.如图2所示，本发明实施例提供的一种运行应用于工业仿真平台的方法的系统，包括：资源层、集成开发环境层、应用层和模型层；资源层用于提供仿真软件运行的计算资源；集成开发环境层提供仿真软件开发的运算框架、前后处理组件、设计优化组件等中间件；应用层用于给普通用户提供可运行的仿真软件，给开发用户提供物理模型插件、求解器插件；模型层用于提供仿真模型开发与集成仿真软件运行必要的几何模型、物理问题、求解器、模型边界类型和边界约束等因素。
73.资源层包括hpc计算集群、gpu渲染集群和虚拟工作站集群；hpc计算集群用于提供仿真软件运行的计算资源；gpu渲染集群用于大规模网格和后处理的渲染；虚拟工作站集群用于给普通用户和开发用户提供虚拟工作站。
74.集成开发环境层包括仿真运算框架、前后处理组件和设计优化组件；仿真运算框架用于提供非结构网格计算框架、结构网格自适应框架；前后处理组件用于提供可视化的前后处理功能；设计优化组件用于提供参数优化、拓扑优化的优化方法和优化模型。
75.如图3所示，(附图3中的userclient表示平台客户端，用户登陆入口；userserver表示平台服务端；flielclent表示共享文件系统客户端；flielserver表示共享文件系统服务端；vdiserver表示远程桌面服务；taskclient表示作业调度系统客户端；taskserver表示作业调度系统服务端)本发明实施例提供的运行应用于工业仿真平台的方法的系统在部
署时，主要包括5个部分：pc端的用户登陆入口、虚拟工作站集群、hpc集群、gpu集群和文件系统。其中虚拟工作站集群、hpc集群、gpu集群和文件系统均通过局域网连接，pc端用户登陆通过互联网接入。
76.用户登陆入口，用于供普通用户、开发用户、第二开发用户使用。可以提供客户端、web端和移动端多种方式进入，用户登陆后首先由虚拟工作站集群根据用户账号配置文件开通相应的虚拟工作站，并基于vdi提供远程桌面功能。
77.用户虚拟工作站分为不同规格，在用户注册时根据自身的业务需求进行选购。虚拟工作站功能和个人工作站功能基本一致，具备图形化桌面环境。通过工作站，用户可以上传下载文件、使用平台应用软件、安装个人软件、开发和运行自研代码等工作，供普通用户试用、使用仿真软件，供开发用户、第二开发用户进行开发任务。
78.每个用户均由共享文件系统分配一定的存储空间，用来存储用户数据，空间大小可以根据用户需求进行扩容。平台支持gui模式的软件使用方式，图形渲染工作可提交到gpu集群，对于大规模仿真计算工作可以提交到hpc集群。hpc集群和gup集群均由作业调度系统进行资源的分配，实现负载均衡。用户也可也在工作站上运行一些小规模的仿真计算工作。
79.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。