О.Савин -- modelica в архитектурном моделировании
DESCRIPTION
Доклад Олега Савина "Modelica в архитектурном проектировании холодильных машин" на 95 заседании Русского отделения INCOSE, 22 октября 2014г.TRANSCRIPT
![Page 1: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/1.jpg)
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: [email protected]
Архитектурное моделирование и расчёты
Савин Олег ИгоревичСоветник по архитектурному моделированию
![Page 2: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/2.jpg)
Содержание
2
1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования
2. Примеры использования
3. Обзор программного обеспечения
4. Итоги и предложения дальнейшего развития
![Page 3: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/3.jpg)
3
1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования
2. Примеры использования
3. Обзор программного обеспечения
4. Итоги и предложения дальнейшего развития
Содержание
![Page 4: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/4.jpg)
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
![Page 5: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Возможности языка Modelica
Появляется возможность унифицировать большинство типов расчётов.
![Page 8: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/8.jpg)
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.
![Page 9: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/9.jpg)
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!
![Page 10: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/11.jpg)
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.
![Page 12: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/12.jpg)
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
![Page 13: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/13.jpg)
13
1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования
2. Примеры использования
3. Обзор программного обеспечения
4. Итоги и предложения дальнейшего развития
Содержание
![Page 14: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Ранее упомянутая методика расчёта имеет следующий часто вообще нечитабельный вид:
В формате *.onb данная методика стала такой:
Пример использования Notebook Open Modelica
![Page 15: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/15.jpg)
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)
![Page 16: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Пример расчёта конденсатора
Программный код расчёта
Окно симуляции с результатом расчёта
![Page 17: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Пример использования стандартной библиотеки Modelica
Холодильный контур
Модель теплообменника
Трёхфазный асинхронный мотор
Гидравлическая трасса
![Page 18: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Содержание
1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования
2. Примеры использования
3. Обзор программного обеспечения
4. Итоги и предложения дальнейшего развития
![Page 19: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/19.jpg)
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!!!
![Page 20: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Пример бесплатной библиотеки Thermocycle
![Page 23: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Интеграция с другими программными продуктами
Есть возможность «выгружать» модели с языка Modelica в другие программы, такие как Matlab и Excel.
![Page 24: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Содержание
1. Цели и задачи ввода архитектурного моделирования
2. Примеры использования
3. Обзор программного обеспечения
4. Итоги и предложения дальнейшего развития
![Page 25: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/25.jpg)
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.
![Page 26: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/26.jpg)
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.
![Page 27: О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081716/5481b623b4af9f500f8b48aa/html5/thumbnails/27.jpg)
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!