ОАО «ВНИИХОЛОДМАШ-ХОЛДИНГ», 127410, Российская Федерация, г.Москва, Алтуфьевское шоссе, дом 79А,строение 3, тел./факс: (499) 901 01 00. www.vhm.ru e-mail: info@vhm.ru

Архитектурное моделирование и расчёты

Савин Олег ИгоревичСоветник по архитектурному моделированию

Содержание

2

1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования

2. Примеры использования

3. Обзор программного обеспечения

4. Итоги и предложения дальнейшего развития

3

1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования

2. Примеры использования

3. Обзор программного обеспечения

4. Итоги и предложения дальнейшего развития

Содержание

4

Существует свыше сотни определений понятия архитектуры системы. ISO 42010.

В нашем случае под архитектурой следует понимать связь между конструкцией (3D, модули) и её функцией (принципиальная схема и расчёты по ней).

Архитектурное моделирование – это формальное (для обработки машиной, а не в голове конструктора) представление архитектуры в компьютерных моделях.Подробнее в курсе «Системноинженерное мышление в управлении жизненным циклом»: http://techinvestlab.ru/files/systems_engineering_thinking/systems_engineering_thinking--TechInvestLab_2014.pdf

Понятие архитектуры

5

Архитектурные рабочие продукты раньше

Итоговая Конструкция

(3d чертёж, конструктивные расчёты, прочностные, динамические и т.д.)

Autodesk Inventor+расчёты,

Принципиальная схема

На листке, в головах

Мысли, опыт в головах людей, разрозненные методики в рукописном формате

6

Итоговая Конструкция(3d чертёж,

конструктивные расчёты)

Autodesk Inventor

Архитектурная модель в части

принципиальной схемы

Modelica

Принципиальная схема

Autodesk Inventor

Целевые архитектурные рабочие продукты

Прочностной расчёт

7

Возможности языка Modelica

Появляется возможность унифицировать большинство типов расчётов.

8

Аспекты использования архитектурного моделирования

Сокращение времени расчётов.

Унификация всех имеющихся расчётов в стандартной доступной форме (независимо от используемого софта).

Возможность накопления знаний и их обмена.

Повышение качества расчётов.

Modelica - современный метод объектно-ориентированного расчёта позволяет в короткие сроки пересчитать и выбрать большое количество видов машин и выбрать самую оптимальную для данного проекта.

Можно совмещать расчёты по всем методикам, не переводить данные.

9

Сокращение времени расчётов

Пример архитектурного наследия.

Нечитаемый текст.

Аналоговый графо-аналитический метод!

Язык архитектурного моделирования – Modelica.

• Все расчёты моделей в формате *.mo

• Все библиотеки в формате *.lib

• Все методики расчёта в формате *.onb

Это требования регламента архитектурного моделирования и расчётов

10

Унификация всех имеющихся расчётов в стандартной доступной форме

11

Возможность накопления знаний и их обменаВ Modelica можно создавать свои пакеты расчётов и элементов (конденсаторы, компрессора, испарители, арматура и т.д.), и использовать их в дальнейших проектах.

12

Программное обеспечение позволяет проводить

расчёты сразу несколько десятков тысяч уравнений (холодильная машина в сборе – из первых принципов) с точностью до 12 знаков после запятой, исключая человеческие ошибки.

Отпадает возможность ошибки при вычислении и поиске справочных данных, все данные определяются автоматически.

Больше уравнений – меньше зависимость от калибровок, натурных испытаний.

Повышение качества расчётов

13

1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования

2. Примеры использования

3. Обзор программного обеспечения

4. Итоги и предложения дальнейшего развития

Содержание

14

Ранее упомянутая методика расчёта имеет следующий часто вообще нечитабельный вид:

В формате *.onb данная методика стала такой:

Пример использования Notebook Open Modelica

15

Все формулы в новом формате методики «живые», т.е. позволяют заменять исходные данные и проводить расчёт.

Помимо программного кода в методике присутствуют пояснения расчёта и картинки.

К сравнению-полностью расчёт проводится по бумажной методике в зависимости от наличия всех необходимых справочных материалов от 1 часа и более. Расчёт же в электронной методике проходит за несколько секунд.

Пример использования Notebook Open Modelica(продолжение)

16

Пример расчёта конденсатора

Программный код расчёта

Окно симуляции с результатом расчёта

17

Пример использования стандартной библиотеки Modelica

Холодильный контур

Модель теплообменника

Трёхфазный асинхронный мотор

Гидравлическая трасса

18

Содержание

1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования

2. Примеры использования

3. Обзор программного обеспечения

4. Итоги и предложения дальнейшего развития

19

Зачем нужна каузальностьModelica Блочное моделирование

(пример Simulink)

Выбираем и переносим компоненты

Соединяем компоненты между собой

Определяем сигналы системы

Строим систему уравнений

Выражаем выходные сигналы через

входные

Создаём модель

Одна и та же модель!!!

20

Modelica в мире аналоговРасчёт

модели

Modelica

ЯзыкПрограммная оболочка

Wolfram SM

Open Modelica

….

Dymola

Акаузальный метод Каузальный метод

Simulink

ЯзыкПрограммная оболочка

Simulink

MapleSimMathcadMathcad

SimInTechSimInTech

Simscape Language

Simscape

MatlabMatlab

21

Обзор крупных программ и библиотек для Modelica

Modelica

WolframSystemmodelerНа данный момент не имеет всех

важных библиотек, но имеет совмещение с Matematica.

DymolaНаиболее устойчивая в работе и широко применяемая в мире.Совмещается с подавляющим

большинством библиотек.

Бесплатные продукты

Open ModelicaИмеет формат Notebook.

Неустойчиво работает с библиоте-ками и алгоритмами расчёта.

Но авторы быстро исправляют ошибки.

JModelicaОтсутсвует дружественный

интерфейс. Пригодна только для отладочных работ.

Библиотеки нпр:Liquid Cooling Библиотеки нпр: Thermocycle

Платные продукты

22

Пример бесплатной библиотеки Thermocycle

23

Интеграция с другими программными продуктами

Есть возможность «выгружать» модели с языка Modelica в другие программы, такие как Matlab и Excel.

24

Содержание

1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования

2. Примеры использования

3. Обзор программного обеспечения

4. Итоги и предложения дальнейшего развития

Итог по расчётам предприятия

На данный момент можно на языке Modelica проводить внутри предприятия следующие виды расчётов:КонденсаторовИспарителейРесиверовЖидкостных и газовых трактовКомпрессоровРасчёт холодильного циклаРасчёт количества компрессорных агрегатовНадёжности

….и т.д.

Итог по будущим расчётам и моделированию внутри предприятия

В дальнейшем при расширении библиотек и программного обеспечения возможны следующие виды расчётов:Технико-экономические расчёты http://techinvestlab.ru/temmodelintegrationПередача «алгоритма машины» для разработки системы управления в стандартной

форме Modelica, а затем генерация алгоритма работы на языке программирования контроллера с помощью компилятора С.

Обширные и уточнённые расчёты охлаждающих машин в сборе по принципиальным схемам, в том числе и их элементов в отдельности. С использованием платных библиотек, либо с созданными своими.

Развитие автоматического взаимодействия модели Modelica с её компонентами Autodesk Inventor.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!