FIPER

一体化 CAX 过程管理和设计协同的平台框架

PLM 业务工作流与 FIPER 技术工作流

在 21 世纪新经济潮流下，为了提升自主研发能力、加快研发速度、提高批产能力，我国军工制造企业日益站在产品全生命周期管理（ PLM ）高度，从产品研发协同的新视角，思考如何把产品价值、研发过程和信息内容有机融合、进而实现 “ 系统整合、流程统一、参数优化、协同设计 ” 的重大战略问题。

毫无疑问，产品研发需要大量与产品创新相关的信息技术作为支撑。回顾上世纪 90 年代， C4P （ CAD 、 CAPP 、 CAM 、 CAE 、 PDM ）等技术已为企业 e 化带来显著贡献；近 2 年来，军工企业更亲历了以 iSIGHT 为代表的 CAO （ Computer Aided Optimization ，计算机辅助优化）和 MDO （ Multi-Disciplinary Design Optimization ，多学科设计优化）理念的洗礼，该技术为分析设计自动化、多学科设计优化、可靠和稳健设计带来新的力量，帮助企业缩短设计周期、提高设计品质、降低试制成本。

随着 CAX 工具大规模使用， CAX 信息孤岛局面日益突出，如何有效的将 CAX 数据和 CAX 流程统一管理、并无缝地融合 PLM 项目业务流程与 CAX 技术流程成为了企业信息化的重要课题。 遗憾的是，现有的 PLM 信息系统的解决方案均缺乏有效的把 CAX 过程（ CAD 建模过程、 CAE 仿真过程、 CAO 优化过程）和 CAX 数据（ CAD 数字模型、 CAE 分析结果、 CAO 优化方案）统一起来的功能；正是由于这些 CAD/CAO/CAO 数据、过程和工具处于信息孤岛状态，造成了数字化样机设计过程低效率、结果数据难管理、产品设计性能欠优化，大大影响了产品面世速度和产品设计品质。

今天， FIPER 作为一体化 CAX (CAD/CAE/CAO/MDO) 过程管理和设计协同平台框架，能够无缝地将 PLM 项目业务流程和 CAX 技术流程融合；正如图 1 所示，通过有效地将 PLM 工作流节点上所需要的 CAX 技术流程纵向展开， FIPER 为工程师和管理人员提供一个高效、标准和协同的设计环境 ，其中具有代表性的功能包括：

•  CAX 模型组件化

•  CAX 模型和流程共享

•  一体化 CAX 过程管理

•  异地 CAX 过程协同

•  有效利用分布计算资源

FIPER 解决方案

FIPER 基于高可扩展性的 J2EE 多层体系架构，图 2 是 FIPER 的多层体系架构下的解决方案示意图，而图 3 显示了 FIPER 在建立复杂的专业应用平台系统中的定位。通过 FIPER 技术构成融合 CAX 数据和过程的产品开发平台，可以有效地为 PDM 集成 CAX 工程数据、清晰地将 CAX 工程过程融入产品开发全生命周期，让 CAX 设计工具和设计技术更灵活的适应产品开发的不断变化；从而为管理者提供一个更高效的技术管理窗口，为开发人员提供更方便的设计工具和知识库，最终，大大加快新产品开发速度，提高产品品质，协助企业取得新的竞争优势。

FIPER 项目的历史

IPER （ Federated Intelligent Product EnviRonment ） 出自 Engineous 公司 ， FIPER 技术遵循 J2EE （ Java 2 Enterprise Edition ） 标准体系架构 ， 面向国防和军工领域复杂产品设计过程。 FIPER 研发项目来源于 1999 年美国俄亥俄航天研究院 （ OAI ： Ohio Aerospace Institute ） 的 “ 客户呼声计划 ” ， 并得到 美国商务部国家标准与技术研究院（ National Institute of Standard and Technology ， NIST ） 高新技术计划的 2145 万美元经费支助 ，目的是适应“企业－企业”（ Business to Business ， B2B ）的电子商务，建立先进的工程设计环境，在从需求分析到设计、制造的全过程中，推动多学科分析与优
化技术的应用。其主要研究和开发的技术内容围绕“过程集成与产品设计优化”（ Process Integration and Design Optimization ）的需求，发展联邦式的异地分布合作智能产品环境，支持产品设计优化。

FIPER 项目所发展的分布、合作智能产品环境，可使进行中的设计工作通过网络准确地访问存储在模型数据库里的产品数据，使参加综合设计的成员在不同的工作地点能够交互地进行合作。 FIPER 技术的特点是：

•  通过知识工程接口有效实现 CAD 产品建模过程、 CAE 工程分析过程和 CAO 设计优化过程的关联；

•  它可以和企业 PDM 系统集成在一起，利用 CAE 开发平台从 PDM 系统调入原有的 CAD 模型和网格模型，同时把分析过程中的材料和测试
数据、分析结果存到 PDM 数据库中，供以后或其它分析使用；

•  它能够用多学科设计优化智能算法驱动并行、分布计算，协同企业内部和企业间的工程分析和设计工作流，最终为 PLM 解决方案提供
了富于操作性、灵活性和协同性的执行能力，形成 PLM 解决方案的 CAX 工程过程的执行层。

总之，通过 FIPER 与 PDM 实现 CAX 数据和过程相融合的统一产品开发平台，适用于产品研制阶段的 CAX 工程数据和工程过程的集成和优化，一方面能够有效地整合企业内各 CAX 软件和硬件计算资源，提高设计效率以增强对市场需求的快速反应能力，另一方面也加强企业的自主设计能力、以及整体协作能力，可以进一步提高企业的产品质量，缩短产品研制周期，降低研制成本，并为企业未来的快速发展奠定坚实的技术基础。