文章來(lái)源：Malcolm Panthaki, Founder & CTO, Comet Solutions, Inc. (www.cometsolutions.com) CR#-!_=4  
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集成STOP分析只需幾個(gè)小時(shí)，而不是幾個(gè)星期！ J^~J&  
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空基EO傳感器是高度敏感的儀器，必須在惡劣的發(fā)射和空間環(huán)境中生存。產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和交付硬件，確保第一次就能成功。由于故障代價(jià)高，并且經(jīng)常是高度可見(jiàn)的，所以在發(fā)射之前對(duì)這些儀器的設(shè)計(jì)、分析和T-VAC測(cè)試需要進(jìn)行大量的關(guān)注和努力。 92b}N|u  
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由于物理測(cè)試極其昂貴和有限制，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用仿真來(lái)幫助探索設(shè)計(jì)空間，并提供第一級(jí)驗(yàn)證，在很多的環(huán)境條件和假設(shè)推測(cè)下測(cè)試不斷演變的設(shè)計(jì)。這些仿真需要主題專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)（SME）-在空間系統(tǒng)工程、CAD、控制、光學(xué)、熱、結(jié)構(gòu)和電磁分析方面的專(zhuān)家們。在今天的分層/“筒倉(cāng)”組織中工作，并使用一些零散化的分析工具，每次迭代都需要不能容忍的長(zhǎng)時(shí)間完成-集成STOP（結(jié)構(gòu)、熱、光學(xué)性能）分析需要花3-6個(gè)星期的時(shí)間完成！這些模擬有在實(shí)地評(píng)估傳感器的性能，生成大量的分散數(shù)據(jù)，迫使SME在它們之間手動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)，并手動(dòng)整理設(shè)計(jì)決策所需的關(guān)鍵結(jié)果。管理快速演變的設(shè)計(jì)和相關(guān)的分析數(shù)據(jù)是最困難的，通�？赡懿粫�(huì)發(fā)生。這種方法不能促進(jìn)協(xié)作系統(tǒng)的思考，并且極大地減少仿真對(duì)在時(shí)間和預(yù)算內(nèi)施工計(jì)劃可能產(chǎn)生的影響。與預(yù)期相比的幾個(gè)情況進(jìn)行了分析，通常，項(xiàng)目會(huì)超過(guò)預(yù)算，由因子2-5控制，更糟糕的是，會(huì)引起軌道故障1。 jC?l :m?  
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Comet Performance Engineering Workspace的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是STOP分析2。借助這種集成的仿真環(huán)境，美國(guó)航空航天公司3-4、NASA Langley、NASA Goddard（與comet合作的第一個(gè)項(xiàng)目）、空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)5和美國(guó)以外的其他光學(xué)研究所/組織，會(huì)發(fā)現(xiàn)他們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程和仿真吞吐量有了顯著的提高。 N"~P$B1X  
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圖1是捕獲典型STOP分析過(guò)程的數(shù)據(jù)流和執(zhí)行流的流程示意圖。該過(guò)程采用CAD模型和相關(guān)的光學(xué)規(guī)格參數(shù)作為輸入。每個(gè)矩形框表示仿真過(guò)程中的一個(gè)任務(wù)，例如，有執(zhí)行網(wǎng)格劃分操作（熱和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格通常是相當(dāng)不同）、熱分析、結(jié)構(gòu)分析和光學(xué)分析的任務(wù)。這些任務(wù)之間的數(shù)據(jù)流是相當(dāng)復(fù)雜的，但無(wú)縫地處理，自動(dòng)處理單位和坐標(biāo)系統(tǒng)變換（這往往也是誤差和低效率的源頭）。在每個(gè)任務(wù)中，SME編寫(xiě)用于運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)分析工具的適當(dāng)?shù)囊?guī)則集合 - 這些規(guī)則以圖形編碼，在創(chuàng)建模板時(shí)大部分消除了對(duì)腳本和編程的需要。 As tuM]  
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一旦模板設(shè)置完成，各種分析就自動(dòng)進(jìn)行，允許任何工程師，無(wú)論他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)如何，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)從頭到尾運(yùn)行整個(gè)STOP過(guò)程。他們可以對(duì)設(shè)計(jì)幾何體和設(shè)計(jì)的任何其他方面以及對(duì)環(huán)境進(jìn)行改變，并且更新的設(shè)計(jì)可以在沒(méi)有進(jìn)一步用戶(hù)輸入的情況下被快速重新分析。 comet工作空間促進(jìn)了“系統(tǒng)思維”和工程師之間的協(xié)作，與當(dāng)前仿真環(huán)境中嚴(yán)格的“孤島”方法形成鮮明對(duì)比，最重要的是，它促進(jìn)了光學(xué)系統(tǒng)3-4的并行工程。一個(gè)關(guān)于使用Comet STOP模板中如何工作的案例可通過(guò)Web5獲得。 j^f54Ky.  
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圖1：在Comet中-網(wǎng)格劃分、熱、結(jié)構(gòu)和光學(xué)任務(wù)中的典型STOP過(guò)程
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用戶(hù)使用案例 eU]I !pI<  
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美國(guó)航天航空公司 +#X+QG  
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由David Thomas博士領(lǐng)導(dǎo)的航空航天公司的多學(xué)科的EO傳感器有效負(fù)載團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用Comet作為集成工作空間，促進(jìn)他們的并行工程進(jìn)程，已經(jīng)有數(shù)年3-4,7。這些項(xiàng)目覆蓋了從早期概念設(shè)計(jì)到最終設(shè)計(jì)驗(yàn)證的過(guò)程。Thomas博士的結(jié)論是，由Comet主持的并行工程過(guò)程比以前的過(guò)程給予了許多優(yōu)點(diǎn)-顯著的效率提升和仿真吞吐量的提高，SME之間“系統(tǒng)思維”的增強(qiáng)，以及在最早的概念設(shè)計(jì)階段引入更高保真度的仿真能力，使更高質(zhì)量的設(shè)計(jì)更快。 Y2g%{keo  
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NASA Langley *$1F|G  
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在NASA Langley，熱工程師使用Comet來(lái)運(yùn)行整個(gè)STOP過(guò)程，以驗(yàn)證HSRL（激光雷達(dá)）光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。使用結(jié)構(gòu)和光學(xué)專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，他能夠創(chuàng)建STOP模板，然后自己執(zhí)行整個(gè)過(guò)程。模板允許他在短時(shí)間內(nèi)快速體驗(yàn)各種假設(shè)分析。這個(gè)用例說(shuō)明了SME和系統(tǒng)工程師之間的關(guān)系，傳統(tǒng)上他們只在自身領(lǐng)域中運(yùn)行計(jì)算，現(xiàn)在可以使用其專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域外的工具安全地運(yùn)行仿真，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)中所有工程師考慮整個(gè)系統(tǒng)的能力。這扭轉(zhuǎn)了目前一直在創(chuàng)造極其有限的工具為中心的專(zhuān)家，對(duì)于他們?cè)O(shè)計(jì)和交付復(fù)雜的系統(tǒng)的不利這一趨勢(shì)。 6W;`}'ap  
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AFRL主導(dǎo)的能源計(jì)劃 65mfq&"P?  
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在AFRL，工程師團(tuán)隊(duì)一直在設(shè)計(jì)和測(cè)試復(fù)雜、尖端的激光武器技術(shù)。最近，Comet被用于演示對(duì)復(fù)雜激光系統(tǒng)進(jìn)行混合保真度系統(tǒng)評(píng)估的能力6。Comet的集成數(shù)據(jù)模型可以捕獲和管理多個(gè)組件，每個(gè)由不同的分析程序使用，跨越多個(gè)物理領(lǐng)域和多個(gè)級(jí)別的模型保真度7。這種能力允許工程師從保真度的角度“放大”某些子系統(tǒng)-子系統(tǒng)被懷疑引起波束擴(kuò)散問(wèn)題。因此，工程師能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)系統(tǒng)保留低保真度系統(tǒng)，同時(shí)在選定的子系統(tǒng)上執(zhí)行高保真的熱和結(jié)構(gòu)計(jì)算。這種混合保真方法提供了與在物理測(cè)試中檢測(cè)到的系統(tǒng)異常相匹配的更高保真度結(jié)果，而如果使用高保真來(lái)分析整個(gè)系統(tǒng)，將不會(huì)產(chǎn)生人力和計(jì)算費(fèi)用。 /WX&UAG  
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總結(jié) 7c@5tCcC-  
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當(dāng)前的STOP工作流是順序執(zhí)行的，分段的且低效，（這是由于）它們是多個(gè)“孤島”組織中的SME團(tuán)隊(duì)執(zhí)行的。在AFRL示例，以及在航空航天公司、NASA和其他地方的許多其他用例中，分析學(xué)科捕獲和重復(fù)使用的Comet方法已經(jīng)表現(xiàn)出極大的改進(jìn)。Comet模板允許產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)快速處理設(shè)計(jì)變化，同時(shí)確保分析準(zhǔn)確性，并跨多學(xué)科群體有效協(xié)作，以做出設(shè)計(jì)決策。當(dāng)每個(gè)完整設(shè)計(jì)迭代只需幾天而不是4-6周內(nèi)完成時(shí)，產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)可以按時(shí)間和預(yù)算提供更好的設(shè)計(jì)。目前，Comet Solutions正在與AFRL合作，以提高Comet管理系統(tǒng)級(jí)和混合保真模型的能力，以及與航空航天公司和其他公司合作，加強(qiáng)其處理動(dòng)態(tài)（抖動(dòng)分析）和復(fù)合材料的能力。 ?TmVLny  
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參考文獻(xiàn) {q;_Dd  
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1. D. Thomas, Causes of catastrophic failure in complex systems, Proc. SPIE 7796, 77960K, 2010. `P*w