用高效PLM打造聚变能利器 - 文章

用高效PLM打造聚变能利器

作者：Dassault Systèmes公司

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核聚变是太阳与恒星的能量来源。使核聚变成为人类的新能源是全球最大的聚变能研究计划 (ITER)追求的目标。该计划于1970年首次提出，目标旨在建设一个能以安全、环保的方式发电的示范性聚变电厂。

ITER是一个由ITER中心机构和7个国家级成员(Domestic Agency)组成的国际性组织，成员包括：欧盟、日本、中国、印度、韩国、俄罗斯联邦 (Russian Federation) 与美国。

ITER 最终将雇用600名工作人员。每个成员将负责开发 ITER 电厂的一部分。电厂建设与运行将耗资100亿欧元，地址选在法国南部的 Cadarache。电厂于2008年开工，并于2012年装配反应堆（托卡马克），预计将于2016年实现等离子体运行。

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ITER选择采用DS PLM解决方案CATIA、ENOVIA VPLM以及DELMIA来设计其反应堆与电厂，构建其设计方案，进而确保整个机构内的数据长期互操作性。

国际化业务带来的挑战

ITER面临的主要挑战是如何通过一个小型中心团队，协调管理一个前所未有的国际科研计划。该计划的最终成果将是一种成为全球能源蓝本的无可替代的聚变电厂。整个世界都在关注这项高风险的计划能否取得成功。

能否实时进行全球化协调与协作是ITER能否取得成功的关键。该计划的政治组织覆盖全球，采购是按地理政治而非机构功能划分。7个国家级成员都可以从事某个单独组件的研究，但即便如此，设计一个由1000万个具有极严格质量要求的部件构成的无比复杂的设施所带来的协调难题也足以让这个计划步履维艰。

ITER处于核聚变研究的最前沿，其每一个研究合作伙伴在特定领域都各有专长。为优化托卡马克和设备的开发而将这些专长融合在一起带来了艰巨的挑战。ITER 必须具有合作精神，为各成员间的协作一致铺平道路。

解决方案

ITER选择采用Dassault Systèmes的产品生命周期管理(DS PLM)解决方案CATIA、ENOVIA VPLM以及DELMIA来设计其反应堆与电厂，构建其设计方案，进而确保整个机构内的数据长期互操作性。

ITER选择微软平台(Microsoft Platform)作为其基础IT骨干架构。负责信息技术的高级技术主管官员Hans Werner Bartels表示：“我们需要一个稳定且易于管理的统一系统，其不仅应符合相关标准而且还要适应全局桌面环境”。

1. CATIA全局设计解决方案

CATIA是同时可用于托卡马克以及容纳其设备的主要3D设计解决方案。ITER设计部(ITER Design Office)可创建达到“按图加工”水平的设备分解结构(Plant Breakdown Structure)，然后各成员再接手负责特定组件的设计。利用CATIA与ENOVIA提供的数字样机(DMU)功能，设计部可确保托卡马克内部及周边的数百万个复杂而又关键的部件能够在装配时顺利实现对接。

2. ENOVIA VPLM统一来源数据库

在 Microsoft Windows Server中安装的 ENOVIA VPLM 可用作所有设计与工程数据的统一存储库。可使工程师能够合作处理某个部件、大型装置甚或是整个产品的最新设计方案；也是可同时改善决策和促进设计再利用的重要功能。

此外，ENOVIA VPLM 还可提供丰富的搜索功能。如在设备设计方面，工程师可以采用虚拟的“Room Books”，其可提供既定“设备间”中所有装置与系统的全部细节。ENOVIA 使他们能够以 3D 方式搜索并下载既定设备间的全部组件，从而简化检验组件兼容性或验证设计变更影响的过程。

3. DELMIA过程分析平台

ITER正在推出其过程分析平台DELMIA。DELMIA规划工具将可用于优化装配与维护过程中的资源利用。通过采用与最新数字样机直接相链接的3D模型，过程详细设计功能（包括用于定义设备运动学与机器人技术的工具）能够对关键过程和相关设备进行更深入的分析。

4. 可提高IT效率的微软解决方案

ITER选择以Windows Server System为基础构建其信息处理资源，并且率先采用了微软的64位架构。该平台包括Microsoft Exchange Server、Microsoft SQL Server以及Windows Server，使ITER获得了最高的效率、高度的可用性与可管理性。

DS PLM 的主要优势

ITER 设计部之所以选择 DS PLM 解决方案及微软技术架构是出于以下最根本的原因：其他集成解决方案均无法提供机械与设备设计数据的一体化视图，无法实现广泛的分布式网络中的并行工程，而且也无法确保由一个小型集中设计小组来实施控制。

采用 CATIA V5 创建的“构架”模板将组件设计时间从数月缩短至数天；ENOVIA VPLM 提供的并行设计减少了ITER中心团队设计人员数；与之前采用的多OS服务器平台相比，采用MS服务器的CAITIA与ENOVIA VPLM显著提高IT性能；通用ENOVIA VPLM数据库实现的分散能力，增强各成员组织的本土拥有感。

1.工程设计：保证质量与节约时间

符合质量要求是确保ITER成功的重中之重。ITER 设计部的工程师采用CATIA来创建“构架”或设计模板。通过为负责开发ITER极其复杂的组件的分包商提供严格而又灵活的框架，上述构架可确保遵守质量标准。

此外，设计构架的重复利用还可减少设计相同组件所需的时间。ITER 机械设计联络处设计师 David Lightowlers 表示：“一名设计师采纳了我的设计构架，并在构架中增加了他自己的构思。第一个组件他花了六周，第二个组件用了一周，而第三个组件仅用了几天时间。”

2.并行设计：项目受益并降低成本

ENOVIA VPLM使所有ITER设计团队均能访问相同的最新产品信息。对于如此复杂的项目，并行设计能力至关重要。ITER设计部主管Eric Martin表示：“DS PLM使我们能够按照高质量标准、用少量资源把机械设计与电厂设计完美结合在一起。它在ITER此类需要通力协作的国际项目中扮演重要角色。”

并行设计还可使ITER能够最大限度地缩小其设计部的规模。Martin指出：“我们只有一个由80名设计师组成的小队伍，这意味着我们必须将设计工作分配出去。没有ENOVIA VPLM，不仅很难完成上述任务，而且还需要一个更大规模的设计团队。

此外，我们每月还需与7个成员组织的项目经理举行会议。每次都要出差，会增加费用。但现在有了ENOVIA，我们可以每隔三个月才开一次会。”

3.国际合作：本土拥有

利用DS PLM，ITER设计部可为分布在全球各地的设计师、工程师及分包商提供总体设计。这种分散能力使成员获得对其成果的本土拥有感觉。此外，在聚变知识弥足珍贵、且需要多国团队开展合作的项目中，这一点同样至关重要。

4.全局直观视图：全面了解

ENOVIA VPLM为分散的利益相关方提供了多种查询项目数据库的方式，以便实时了解项目进程的3D视图。ENOVIA VPLM可确保持续的产品结构一致性，从而使每个人（从设计人员到采购专员甚至成员组织的非技术管理人员）都能够轻松访问最新产品信息，并实时评估其进度。

5.集成微软架构：可靠、高性能

ITER从Microsoft Server产品组合及64位技术中受益匪浅，不仅优化了DS PLM解决方案的性能，同时还实现了可靠、易于管理的产品。ITER信息技术部高级技术官Hans Werner Bartels表示：“与以前采用多OS服务器平台相比，采用MS服务器的CATIA与ENOVIA显著提高了性能。另外，我们是一个小型机构，因此无法承受设计部工作停顿所带来的损失。我们需要微软来提供高可用性。”

利用在基于微软的64位工作站中运行的64位CATIA，ITER能够快速处理大容量装配而不受任何内存限制。Bartels表示：“在64位微软平台上运行的CATIA使我们能够成功集成最大容量的装配。”

ITER计划扩展其DS PLM解决方案，以推动项目的不断发展，并进一步优化对数据及其分配的控制。如将ENOVIA用于为采购工具提供主要支持，从而使招标代理机构能够在上游访问复杂的数据。此外，ITER还计划引入ENOVIA MatrixOne来管理项目工作流程。

最后，DELMIA实施的关键因素在于以虚拟方式检验目标电厂装配是否按规范运行。这样可在开始建厂前节约项目众多接口高达数亿欧元的测试费用。

文章内容仅供参考 (投稿) (10/27/2009)


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