大科学装置行业——数字化解决方案

目前大科学装置数字化面临着多种挑战，主要包括以下几个方面：

• 数据处理和管理复杂性：

大科学装置产生的数据量庞大、复杂多样，包括实验数据、传感器数据、图像数据等，对数据的处理和管理提出了巨大挑战。数据的采集、存储、传输、处理和分析需要高度专业化的技术和设施，同时需要应对不断增长的数据量和数据类型。

• 计算能力和算法需求：

对于大科学装置产生的数据，通常需要进行复杂的数据处理和分析，需要大规模的计算能力和先进的算法支持。高性能计算、分布式计算和云计算等技术的应用成为必要，同时需要不断优化和创新算法以应对数据分析的挑战。

• 数据安全和隐私保护：

大科学装置涉及的数据可能涉及到重要的科学研究成果和个人隐私信息，因此数据安全和隐私保护是一个重要的挑战。需要建立严格的数据安全管理机制和隐私保护政策，采用加密、身份验证、访问控制等技术手段保护数据的安全和隐私。

• 设备和传感器的互联互通：

大科学装置通常由多个设备和传感器组成，需要实现设备之间的互联互通，以实现数据的采集和共享。需要解决不同设备和传感器之间的通信和数据格式的兼容性问题，实现设备之间的无缝集成和协同工作。

• 数据标准化和共享：

由于大科学装置通常由多个国家或地区合作建设，涉及多个不同的研究团队和机构，需要统一的数据标准和共享机制。需要建立统一的数据格式和元数据标准，推动数据的共享和开放获取，促进科学研究的合作和进展。

• 技术更新和维护挑战：

大科学装置通常具有长期运行和高度复杂性的特点，需要不断更新和维护设备和技术。需要解决技术更新和维护的挑战，包括设备的升级、故障处理、人员培训等方面的问题，以确保装置的稳定运行和持续发展。

欧洲散裂中子源（ESS)案例分析

ESS工程设计和集成支持主管Peter Ràdahl表示，“我们最开始使用达索系统的设计解决方案CATIA来进行设计，因为这是所有合作伙伴最通用的一款解决方案 。 在ESS项目初期阶段 ，达索系统发布了3DEXPERIENCE®平台，其最主要的优势在于可将每个合作伙伴的三维设计集成至包含数百万部件的单一三维主模型中，从而可以统一协调所有与设施相关的设计和施工信息。从土木结构、单个设备到最小的部件都囊括其中，给我们带来了独一无二的体验，我们可以把所有数据都放在同-平台上。” Rádahl进一步表示:无论使用的是CATIA还是第三方设计软件，设计信息全都可以集成在3DEXPERIENCE® 平台上。“如需进行配置管理和技术一致性管控，统一的平台也至关重要，这可以为我们提供设施的全方位视图，”Ràdah补充道，“我们的合作伙伴可以将其所有信息整合进平台内，实现信息的实时更新。例如，三维模型每周都会在平台上更新，我们就能在CATIA中迅速发现设计冲突和差异等问题。这种程度的控制能力能帮助我们在进入下一步前确保设计的准确性。

“我们将所有数据纳入三维主模型中，确保所有人都能保持一致，就能因此对集成和需求变更等情况做出迅速准确的决策。"——ESS全寿期管理和流程支持团队主管(Henrik Lindblad)

某项目应用3DE初的困难:

• 软件限制:solidworks不胜任构建大型装配体;Revit与机械结构不能融合:二维CAD与三维模型不能兼容。

• 结构、管路、电气工作协同程度低，无统一平台设计管理，重复性装配工作量大;相似产品的知识共享率及产品重构效率低

• 设计流程管理不严格、图纸与实物不符的现象较多

该项目截止当前应用3DE后的收益:

• 全参数模型可以完全打开，基于统一的平台消除了多个软件带来的数据孤岛以及集成成本。

• 通过协同管理平台，基于模型进行的数据管理，单一数据源的情况下大大提高数据的管控能力及人员的监控能力，提高数据管理的准确率同时节约沟通成本约50%~80%

• 通过设计协同(专业内)及多学科并行设计，大大提高设计质量，降低重复性工作和设计返工率，同时提高设计效率约150%(例1:不同能量束线基于物理参数可在一周内完成主東线布置，注:原来2-3周，现在3-4天;例2:机械、水系统、配电等不同专业可同时在系统中进行并行设计和审查)