CN113032947A - 一种基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统，包括系统服务器、运行于所述系统服务器的云平台、多个图形工作站，每一所述图形工作站均包括部署了多个仿真软件的服务器，所述云平台包括门户网站模块、应用商店模块、计算模块、作业管理系统模块、应用商店模块，本发明融合应用虚拟化与高性能计算技术，将服务器、工作站等整合成为直观、易用的资源，并通过门户网站的这种网络形式为用户提供在线仿真服务，省去用户频繁上传下载模型文件，提高用户体验，降低用户使用仿真技术的技术门槛和资金门槛。
Description
技术领域
本发明涉及工业设计仿真领域，尤其涉及一种基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统。
背景技术
工业设计是工业经济的价值内核，目前工业设计取得长足发展，产业体系初步形成。同时，绝大多数中小企业仍处于产业供应链中的“代工”位置，缺乏创新能力，工业设计仿真应用不够广泛和深入，产品缺少技术含量，附加值低。
传统上，广大中小企业利用本地个人计算机或小型工作站进行工业设计仿真，由于缺乏贴合企业需求的系统级解决方案，计算资源管理工作难以贯彻精益化管理思想，高级管控策略无法落实执行，耗资巨大的仿真软硬件资源长期处于分散、凌乱甚至闲置的状态，无法为研发实践提供敏捷、高效、稳定、可靠的计算服务，服务失职、管理失位、安全失控等问题俨然成为制约研发能力发展的重要瓶颈。
随着仿真技术的发展，工业设计仿真在产品研发中发挥越来越重要的作用，而仿真的软件和计算资源硬件成本较高，工业设计仿真企业的成本压力越来越大。同时，面对激烈的市场竞争，产品研发周期需要进一步压缩的需求与企业投入工业设计仿真资源能力有限的矛盾越来越突出。另外，在仿真技术中，多学科协同仿真越来越普通，高性能计算的应用越来越必要，对企业的工业设计仿真技术人才也提出了越来越高的要求，这无疑也成为企业比较重的负担。工业设计仿真系统提供的平台式解决方案，大大降低企业仿真技术人才的技术门槛，大大减少企业在工业设计仿真软硬件资源的投入，大大提升工业设计企业的研发能力和效率。
总之，目前传统的简单分散和孤立封闭的工业设计仿真越来越不能满足工业设计领域的发展需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统，包括系统服务器、运行于所述系统服务器的云平台、多个图形工作站，每一所述图形工作站均包括部署了多个仿真软件的服务器，所述云平台包括门户网站模块、应用商店模块、计算模块、作业管理系统模块，所述门户网站模块用于通过门户网站的形式提供用户管理、用户选择仿真软件、用户选择高性能计算资源的界面，所述作业管理系统模块用于处理用户输入的仿真参数，所述计算模块用于根据用户选择的仿真软件从所述多个图形工作站中选择处于空闲的仿真软件进行在线仿真，并将仿真数据、仿真参数提交用户选择的高性能计算资源进行高性能计算。
优选地，还包括应用商店模块，所述应用商店模块提供有可供用户购买的仿真软件、高性能计算资源；
所述门户网站模块用于对用户选择的仿真软件、高性能计算资源进行审核以判断用户是否通过购买或其他方式已经获取到使用所选择的仿真软件、高性能计算资源的权限，并在审核通过后，允许用户选择已有权限的仿真软件、高性能计算资源进行仿真。
优选地，所述应用商店模块还提供有场景解决方案供用户购买，所述作业管理系统模块还可在用户购买了场景解决方案时，获取用户输入的仿真具体场景的软件设置参数，发往所述计算模块计算得出仿真的图形化结果。
优选地，所述计算模块包括：
仿真数据管理子模块，用于根据用户选择的具体的仿真软件，从所述多个图形工作站中选择处于空闲的仿真软件进行在线仿真，获取仿真软件在线仿真得到的仿真数据，并可根据用户选择的数据保存方式，将仿真数据保存到云平台的对应文件夹内或者将仿真数据下发给用户的客户端本地；
高性能计算子模块，用于从云平台的对应文件夹内调取仿真数据或者接收从客户端本地上传的仿真数据，基于用户选择的具体的高性能计算资源进行仿真所需的高性能计算。
优选地，所述作业管理系统模块由LSF按照仿真流程模板设计得到，并进行了Web界面封装，其中的LSF命令和linux命令转化为页面的功能按钮形式。
本发明的基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统，具有以下有益效果：本发明融合应用虚拟化与高性能计算技术，将服务器、工作站等整合成为直观、易用的资源，并通过门户网站的这种网络形式为用户提供在线仿真服务，省去用户频繁上传下载模型文件，提高用户体验，降低用户使用仿真技术的技术门槛和资金门槛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是本发明基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参考图1，本发明实施例的基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统，包括系统服务器、运行于所述系统服务器的云平台、多个图形工作站1-n。
其中，每一所述图形工作站均包括部署了多个仿真软件的服务器。也就是说，每一个图形工作站实际上都是具体的服务器，服务器上安装了多个仿真软件，比如，Ansys、Fluent等等。这些仿真软件相对于客户端的用户来说，相当于虚拟软件，因为这些软件实际上并未安装于客户端，而客户端可以通过购买的方式获取这些软件的使用权限，用户只需在客户端选择具体的仿真软件和计算资源以及设置相关的仿真参数等，无需在本地真正的安装仿真软件，也不用关心安装仿真软件对系统的要求，而是通过网络方式将这些输入的信息上传给到云平台，云平台再去访问合适的工作站以为用户分配空闲的仿真软件。例如，假设有1号、2号两个图形工作站，每个图形工作站都安装了仿真软件1、2、3。用户a仿真要用到仿真软件1、2，云平台给他分配了1号工作站的仿真软件1、2；紧接着，用户b仿真要用到仿真软件1、3，如果用户a还在在线仿真，则云平台给他分配了2号工作站的仿真软件1、3；紧接着，用户c仿真要用到仿真软件2、3，而用户ab还在在线仿真，则云平台给用户c分配1号工作站的仿真软件3和2号工作站的仿真软件2。当然，如果用户所需的仿真软件在任何工作站都不是空闲状态，则可以排队等候。
可见，通过在工作站的服务器上增加仿真软件，即可增加虚拟软件的资源，实现动态的、可伸缩可扩展的服务。
具体的，继续参考图1，所述云平台包括门户网站模块、应用商店模块、计算模块、作业管理系统模块、应用商店模块，所述门户网站模块用于通过门户网站的形式提供用户管理、用户选择仿真软件、用户选择高性能计算资源的界面；所述作业管理系统模块用于处理用户输入的仿真参数，所述计算模块用于根据用户选择的仿真软件从所述多个图形工作站中选择处于空闲的仿真软件进行在线仿真，并将仿真数据、仿真参数提交用户选择的高性能计算资源进行高性能计算。
其中，所述应用商店模块提供有可供用户购买的仿真软件、高性能计算资源。优选的，所述应用商店模块还提供有场景解决方案供用户购买。购买后即可获得所购买商品的使用权，购买时可以绑定所购买产品的使用次数，实现按照使用次数收费。场景解决方案是本发明的系统已经预先设计好的针对具体场景的解决方案，当用户购买了场景解决方案时，所述作业管理系统模块只需获取用户输入的仿真具体场景的软件设置参数，发往所述计算模块即可计算得出仿真的图形化结果。
所述门户网站模块用于对用户选择的仿真软件、高性能计算资源进行审核以判断用户是否通过购买或其他方式已经获取到使用所选择的仿真软件、高性能计算资源的权限，并在审核通过后，允许用户选择已有权限的仿真软件、高性能计算资源进行仿真。
具体的，所述计算模块包括：仿真数据管理子模块、高性能计算子模块。
仿真数据管理子模块，用于根据用户选择的具体的仿真软件，从所述多个图形工作站中选择处于空闲的仿真软件进行在线仿真，获取仿真软件在线仿真得到的仿真数据，并可根据用户选择的数据保存方式，将仿真数据保存到云平台的对应文件夹内或者将仿真数据下发给用户的客户端本地。比如，仿真完成时可以提醒用户选择数据保存方式，如果用户选择本地保存，则通过网络将仿真数据下发给用户的客户端本地，否则将数据保存到系统服务器上的对应文件夹。
高性能计算子模块，用于从云平台的对应文件夹内调取仿真数据或者接收从客户端本地上传的仿真数据，基于用户选择的具体的高性能计算资源进行仿真所需的高性能计算。高性能计算资源具体是高性能计算集群提供。
优选地，本实施例中，所述作业管理系统模块由LSF按照仿真流程模板设计得到，并进行了Web界面封装，其中的LSF命令和linux命令转化为页面的功能按钮形式，如此可以减少系统管理员和用户的工作，降低了使用集群进行工程仿真的用户的门槛。LSF可轻松集成仿真计算类软件，进而发展为在线计算资源。
其中，门户网站模块还内置多种管理角色及功能，例如管理员账号、普通用户账号等，不同的账号分配不同的权限，比如管理员账号可以对在线服务流程实行多层次、全方位监管。
优选地，云平台还包括面向国防工业量身定制安全审计模块，全面提升计算中心运维管理水平。本发明的平台还可无缝接入企业安全认证服务(WindowsAD)，有效保障用户信息安全，平台数据存储继承企业域安全机制，严格实行数据隔离、安全共享、定期备份等数据管控措施，全面保障核心研发数据安全。
开发人员使用本发明实施例的过程如下：利用客户端进入到门户网站模块提供的用户访问界面，注册账号登录后，点击相关链接即可进入门户网站模块提供的仿真软件、选择高性能计算资源的选择界面，根据工业设计仿真需要，选择需要使用的仿真软件及高性能计算资源，可选择多款仿真软件和相匹配的计算节点及存储等高性能计算资源，提交审核，审核成功后，用户根据需要，可选择任何已有权限仿真软件进行建模、计算等任务。本实施例在建模和前处理过程中，系统利用虚拟化技术，通过网络远程接入服务，可访问在图形工作站服务器中部署的仿真软件，并在线进行直接操作，如导入图样或在软件中直接建立图形和建模，和本地电脑一样操作简单方便。建模和前处理的案例和算例等仿真数据可保存在系统的对应文件夹中，也可保存下载至客户端本地。本发明还支持虚拟应用和高性能计算子系统间的数据传递，实现一站式数据处理，需要提交高性能计算集群进行计算的过程中，用户可从文件夹中将仿真数据调用出来，或者从本地上传至系统，由于系统已将LSF命令和linux相关命令模块化为功能按钮，用户只需选择或填写几个软件特定需要设定的几个参数，系统保存后可通过内部网络提交高性能计算子模块进行计算。
可见，本发明集成仿真软件和高性能计算资源，利用虚拟化技术，远程访问系统，系统的网络共享模式大幅提升软件和计算资源利用率。实施例的系统通过直观的界面化操作，将高性能计算以云计算方式输出，以虚拟化技术快速部署资源，实现动态的、可伸缩可扩展的服务，按需求提供各种资源(仿真软件、计算资源等)、按使用量付费，通过互联网提供服务等智能化的管理体系来提高工业设计的效率节省计算成本。系统为用户提供建模、计算、后处理的一站式解决方案，省去用户频繁上传下载模型文件，提高用户体验，提供部分行业解决方案，降低用户使用仿真技术的技术门槛和资金门槛。
上述描述涉及各种模块，需要指出的是，上文对各种模块的描述中，分割成这些模块，是为了说明清楚。然而，在实际实施中，各种模块的界限可以是模糊的。例如，本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如，本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外，由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (5)
1.一种基于虚拟应用技术的工业设计仿真系统，其特征在于，包括系统服务器、运行于所述系统服务器的云平台、多个图形工作站，每一所述图形工作站均包括部署了多个仿真软件的服务器，所述云平台包括门户网站模块、应用商店模块、计算模块、作业管理系统模块，所述门户网站模块用于通过门户网站的形式提供用户管理、用户选择仿真软件、用户选择高性能计算资源的界面，所述作业管理系统模块用于处理用户输入的仿真参数，所述计算模块用于根据用户选择的仿真软件从所述多个图形工作站中选择处于空闲的仿真软件进行在线仿真，并将仿真数据、仿真参数提交用户选择的高性能计算资源进行高性能计算。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括应用商店模块，所述应用商店模块提供有可供用户购买的仿真软件、高性能计算资源；
所述门户网站模块用于对用户选择的仿真软件、高性能计算资源进行审核以判断用户是否通过购买或其他方式已经获取到使用所选择的仿真软件、高性能计算资源的权限，并在审核通过后，允许用户选择已有权限的仿真软件、高性能计算资源进行仿真。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应用商店模块还提供有场景解决方案供用户购买，所述作业管理系统模块还可在用户购买了场景解决方案时，获取用户输入的仿真具体场景的软件设置参数，发往所述计算模块计算得出仿真的图形化结果。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算模块包括：
仿真数据管理子模块，用于根据用户选择的具体的仿真软件，从所述多个图形工作站中选择处于空闲的仿真软件进行在线仿真，获取仿真软件在线仿真得到的仿真数据，并可根据用户选择的数据保存方式，将仿真数据保存到云平台的对应文件夹内或者将仿真数据下发给用户的客户端本地；
高性能计算子模块，用于从云平台的对应文件夹内调取仿真数据或者接收从客户端本地上传的仿真数据，基于用户选择的具体的高性能计算资源进行仿真所需的高性能计算。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述作业管理系统模块由LSF按照仿真流程模板设计得到，并进行了Web界面封装，其中的LSF命令和linux命令转化为页面的功能按钮形式。
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