[01697663]基于工业互联网的多应用场景仿真云平台

工业互联网平台将产品设计、生产、运行和服务数据进行全面集成，以产品全生命周期可追溯为基础，利用用户生产数据与使用数据的分析反馈来优化产品设计参数。计算机仿真作为设计模拟制造产品的主要技术手段，通过与云计算相结合将仿真资源服务化，建设面向多个应用领域的仿真云平台，从而为制造业建立完整的仿真云生态，推动企业的智能化与数字化转型。尽管当前国内外已有不少企业开展了仿真云平台的研究和布局，但依然存在以下亟待解决的问题：1)通用仿真求解能力、核心算法收敛速度和数据安全等性能指标无法满足日益增长的用户需求；2)在如何利用仿真经验和业务知识提高企业设计能力和创造力方面，缺乏有效的技术手段与方法；3)将仿真平台扩展至多个应用场景时，缺少行业适用性设计方案及完整的制造业仿真云生态。 针对上述问题，项目重点开展仿真云平台的研发、仿真知识工程系统的建设和仿真云生态的构建等工作，取得的主要创新和成效如下： (1)建设了国内首个自主研发的仿真云平台，可为用户提供多行业、多层次的仿真工具，研发的核心仿真算法涵盖结构、电磁和流体等方向，具有精度高、收敛速度快和健壮性强等优势，能实现千万级节点的仿真模型运算；平台设计并部署了多因素保证安全增强的三方密钥认证协商协议，并以安全代理网关进行应用示范，该协议通过在注册、认证和执行阶段分别进行加密的操作，使用户能够实现在公开信道下安全注册，且以较低的计算代价和通信开销确保用户按需使用平台数据与软硬件资源。 (2)构建了知识管理与研发业务相结合的仿真知识工程系统，提供专业的知识信息聚集、加工、共享、管理和应用机制，从而帮助企业实现对研发智力资产的有效复用，具体包括：提出了基于领域本体循环获取的知识加工与抽取方法，可以自动从数据中抽取本体、关系及本体属性等信息，从而完成仿真知识的信息化建模；制定了一种去中心化的知识价值评价方案，以促进隐性仿真知识的显性化，实现知识的共享和传播，进而提高企业竞争力。 (3)研发并集成了数字健康、机械制造以及船舶汽车等不同行业的仿真工具资源、为不同领域的制造业用户提供设计建模、分析计算、面向特定场景的数据存储分析、专家支持等仿真全过程服务。尤其在基于医联网的生物制药和医疗健康设备制造领域，该平台通过建立基于生存分析、通路分析、药物分子对接和多物种基因组序列分析在内的人工智能方法，不仅可以帮助生物制药工业确定制药靶点，提高药品生产效率、减少相关研发成本，还可以为包括新一代基因测序仪和新冠病毒检测盒等工业设备的设计提供关键参数，从而减少基因测序和病毒检测的误差，保障相关医疗检验的准确性。 在建设平台的科学研究中，项目成果已获国内外授权的发明专利21项，实用新型专利18项，发表SCI/EI论文47篇；在工程应用中，项目成果已在国内40余家知名企业应用，直接产值超过5亿；同时，该项目成果打破国外垄断，填补中国仿真市场的空白，经与国内外同类产品进行对比分析，综合技术水平达到“国际先进”。