MapleSim—基于多學(xué)科數(shù)字孿生的虛擬調(diào)試應(yīng)用服務(wù)

MapleSim是一個(gè)多學(xué)科系統(tǒng)級(jí)建模仿真環(huán)境，從數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)虛擬調(diào)試到車(chē)輛實(shí)時(shí)仿真、重型機(jī)械仿真分析等，MapleSim幫助企業(yè)降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、支持創(chuàng)新。產(chǎn)品介紹如下：

• 建模

? 利用預(yù)制的建模元件庫(kù)建模，專(zhuān)業(yè)模型庫(kù)包括：信號(hào)庫(kù)、機(jī)械庫(kù)、多體庫(kù)、電氣庫(kù)、液壓庫(kù)、氣動(dòng)庫(kù)、熱庫(kù)、電池庫(kù)、電磁庫(kù)、動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)、輪胎庫(kù)、熱傳導(dǎo)庫(kù)、滑輪繩索庫(kù)、卷料處理庫(kù)等

?導(dǎo)入第三方工具生成的FMU模型

?CAD Toolbox導(dǎo)入，可以將各種CAD軟件生成的機(jī)械CAD模型導(dǎo)入到MapleSim軟件中，自動(dòng)捕捉模型部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，以及模型之間的空間關(guān)系，方便在MapleSim快速創(chuàng)建系統(tǒng)級(jí)模型。支持的CAD軟件包括Inventor?、 NX?、 SOLIDWORKS?、 CATIA? V5、 Solid Edge?、 3D ACIS? Modeler、Pro/Engineer? / PTC? Creo Parametric?、Parasolid?、 AutoCAD? 3D以及 I-deas?等，支持導(dǎo)入STEP和STL文件

?利用底層數(shù)學(xué)軟件Maple，輕松將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化MapleSim仿真模型，無(wú)需編程，提供強(qiáng)大的自定義模型二次開(kāi)發(fā)環(huán)境

• 仿真分析

?內(nèi)置大量的設(shè)計(jì)分析模板，包括多體分析、優(yōu)化、敏感度分析、蒙特卡洛模擬、模型線(xiàn)性化、運(yùn)動(dòng)軌跡生成等

?利用Maple內(nèi)置的數(shù)學(xué)計(jì)算功能，例如矩陣計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)處理、信號(hào)處理、深度學(xué)習(xí)、微分方程、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、優(yōu)化、繪圖、單位和公差計(jì)算等擴(kuò)展和創(chuàng)建客戶(hù)化的分析功能

?控制設(shè)計(jì)工具箱

?全局優(yōu)化工具箱

?計(jì)算書(shū)和計(jì)算管理模塊Maple Flow

• 代碼輸出

?輸出獨(dú)立的C代碼

?輸出S-function

?輸出FMI標(biāo)準(zhǔn)的FMU模型，支持第三方工具，包括dSPACE、 Amesim、 QTronic Silver、 IPG CarMaker、 VI-CarRealTime、 B&R Automation Studio等

?通過(guò)EtherNet/IP通訊連接到基于CODESYS的工具

• 與其他工具的集成

?通過(guò)模塊MapleSim Insight直接連接自動(dòng)化軟件實(shí)現(xiàn)3D實(shí)時(shí)可視化，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的基于仿真的測(cè)試

?通過(guò)私有云計(jì)算平臺(tái)MapleNet和私有云仿真計(jì)算平臺(tái)MapleSimServer，創(chuàng)建基于網(wǎng)頁(yè)的應(yīng)用程序

?與基于云的數(shù)字孿生平臺(tái)進(jìn)行雙向連接

?與工業(yè)自動(dòng)化PLC軟硬件連接實(shí)現(xiàn)機(jī)器的虛擬調(diào)試

MapleMBSE—MBSE系統(tǒng)工程模型建模工具

• MapleMBSE技術(shù)特點(diǎn)

MapleMBSE是一個(gè)基于Excel用戶(hù)界面、面向特定任務(wù)視圖的系統(tǒng)工程工具，讓企業(yè)范圍內(nèi)的系統(tǒng)工程應(yīng)用和人員廣泛參與成為可能。通過(guò)針對(duì)系統(tǒng)模型實(shí)時(shí)的雙向連接，讓參與者都能夠進(jìn)入系統(tǒng)模型，確保大家都可以通過(guò)系統(tǒng)模型進(jìn)行協(xié)作，從而讓他們更快地工作、避免錯(cuò)誤和減少未知的成本。

• 軟件框架

MapleMBSE支持基于Excel界面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)模型，使用EMF（Eclipse Modeling Framework），可以通過(guò)Adapter連接不同的工具，例如通過(guò)Teamwork Cloud連接Cameo Systems Modeler和MagicDraw，或者直接訪(fǎng)問(wèn)Rhapsody或者Capella創(chuàng)建的系統(tǒng)模型；同時(shí)可以連接其他工具鏈，例如ARTOP Autosar、MapleSim、Simulink、IBM DOORS、Sodius PLMs等。

在Excel中，用戶(hù)可以編輯模型，支持表格和矩陣，從而靈活設(shè)置電子表格的格式。在EMF(Eclipse Modeling Framework)上支持各種模型，支持導(dǎo)入和輸出Excel表格，從而允許用戶(hù)僅通過(guò)Excel編輯模型。

MapleMBSE軟件架構(gòu)示意圖

• 軟件組成

MapleMBSE軟件基于EMF（Eclipse Modeling Framework），通過(guò)Excel用戶(hù)界面連接主流的MBSE平臺(tái)，MapleMBSE主要由2個(gè)模塊組成：MapleMBSE 2020、MapleMBSE 2020 Adapter。

其中MapleMBSE提供了一個(gè)平臺(tái)，用戶(hù)可以使用該平臺(tái)將基于圖表模型中的模型信息映射為表格形式。 基于圖的模型可以是以UML或SysML定義的模型，也可以是建模工具專(zhuān)用的其他格式。

MapleMBSE 2020 Adapter針對(duì)不同的MBSE平臺(tái)提供不同的接口程序，包括：MapleMBSE Rhapsody Adapter、MapleMBSE TeamworkCloud Adapter、 MapleMBSE Capella Adapter，這些Adapter接口提供MapleMBSE與這些平臺(tái)的系統(tǒng)模型之間的信息交互。

• 主要功能

?與常用的基于SysML的MBSE平臺(tái)集成，包括No Magic的Cameo Systems Modeler、IBM的Rational Rhapsody以及Capella

?在不同工具之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，確保MapleMBSE與系統(tǒng)模型中的信息是同步的

?針對(duì)常用系統(tǒng)工程任務(wù)的優(yōu)化工具視圖：影響分析、失效模式和影響分析FMEA、比較研究、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣

?讀取系統(tǒng)模型，能夠查看、輸入、修改系統(tǒng)設(shè)計(jì)信息，支持Requirements、Use-case、Block Definition、Internal Block、Activity、State Machine、Parametric、Package等類(lèi)型得框圖的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、顯示、修改和編輯的操作

• 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

?易學(xué)易用：熟悉MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程方法）人員較少，與系統(tǒng)相關(guān)的大部分人員并不熟悉如何實(shí)施MBSE，MapleMBSE直觀的基于Excel的用戶(hù)界面讓參與者能夠訪(fǎng)問(wèn)和操作SE系統(tǒng)模型，幾乎沒(méi)有學(xué)習(xí)曲線(xiàn)

?擴(kuò)大系統(tǒng)工程的參與范圍：通過(guò)為項(xiàng)目相關(guān)人員提供一個(gè)熟悉的用戶(hù)界面，減少軟件使用培訓(xùn)所需的時(shí)間，讓相關(guān)部門(mén)和人員能參與到系統(tǒng)工程流程。使用MapleMBSE用戶(hù)不需要成為系統(tǒng)工程專(zhuān)家就可以為這個(gè)過(guò)程做出貢獻(xiàn)。面向特定任務(wù)和基于Excel的視圖，僅向每個(gè)用戶(hù)顯示他們需要查看的內(nèi)容；MapleMBSE在熟悉MBSE方法的系統(tǒng)工程師與不熟悉MBSE方法的參與者之間建立一個(gè)橋梁，使MBSE的方法應(yīng)用于相關(guān)部門(mén)和人員，并貫穿于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中

?容易使用的基于Excel界面的系統(tǒng)工程工具，減少使用MBSE工具常犯的錯(cuò)誤：MapleMBSE提供了一個(gè)直觀的、基于Excel界面的使用環(huán)境，可輕松輸入系統(tǒng)定義，即使用戶(hù)不是一個(gè)MBSE工具專(zhuān)家

?主要的系統(tǒng)工程工具不具有的強(qiáng)大的電子表格功能：靈活的剪切和粘貼操作、數(shù)據(jù)驗(yàn)證和重復(fù)驗(yàn)證、基于Excel表的公式功能、可編輯幾乎所有的系統(tǒng)模型，而不僅僅是依賴(lài)項(xiàng)、使用雙向查詢(xún)路徑表達(dá)式 (QPE)語(yǔ)言靈活地查詢(xún)模型元素、只需添加新行或列即可創(chuàng)建新的模型元素

?減少錯(cuò)誤和成本：簡(jiǎn)化信息輸入，降低出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)，MapleMBSE允許您使用自然的語(yǔ)言和數(shù)字輸入，從而減少與MBSE工具復(fù)雜輸入機(jī)制相關(guān)的錯(cuò)誤

?提供模型視圖和數(shù)據(jù)集成的快速定制：由于每個(gè)系統(tǒng)工程項(xiàng)目各不相同，MapleMBSE允許面向不同用戶(hù)定制模型任務(wù)視圖

MapleMBSE促進(jìn)整個(gè)企業(yè)應(yīng)用MBSE