Стремительно растущее совершенство современных технических объектов, в состав которых входят все более сложные элементы систем управления и программное обеспечение, привело к возникновению системного подхода к проектированию. Процессы проектирования преобразуются в модельно-ориентированные подходы для обеспечения разработки мехатронных систем. Мультифизическое моделирование систем в комбинации с моделированием работы систем управления, известное как "моделирование мехатронных систем", становится необходимым для подтверждения заданных функциональных параметров системы на всех этапах проектирования. С новыми разработками, реализованными в платформе Simcenter Amesim, Siemens LMS отвечает современным тенденциям в области модельно-ориентированного проектирования, делая возможным использовать мультифизические модели реальных технических систем и подсистем в виде "физических" моделей (plant model) для настройки систем управления на самых ранних этапах, основываясь на подходах проектирования MiL, SiLи HiL.
Simcenter Amesim – интегрированная программная платформа компьютерного моделирования работы многодисциплинарных мехатронных систем. Simcenter Amesim обеспечивает анализ и оптимизацию функциональных характеристик разрабатываемых изделий с использованием их достоверных расчетных моделей. Изделие при этом рассматривается как комплекс систем, собранных вместе для обеспечения требуемой функциональности. Системы при этом могут быть как общеинженерными (гидравлические, электрические, механические, воздушные и др.), так и индустриально специализированными (шасси, трансмиссия, системы кондиционирования, системы двигателей (ДВС, ГТД, ЖРД, ТТД), редукторы, коробки передач, системы охлаждения, терморегулирования, жизнеобеспечения и др.).
Используемые в Simcenter Amesim подходы определяют поведение систем и известны как «1D» функциональное моделирование, где для построения расчетных (поведенческих) моделей не требуется 3D CAD геометрическое представление моделируемого изделия. Расчетные модели сроятся с использованием поставляемых с Amesim библиотек агрегатов и компонентов всевозможных систем. Где каждый компонент представляется готовой индивидуальной расчетной моделью.
Расчетчик при этом рассматривает изделие как схему, описывающую соединение компонентов друг с другом. Заменив компоненты логической схемы их индивидуальными расчетными моделями из библиотек Amesim, расчетчик получает расчетную модель изделия. Поскольку для построения такой модели не требуется ни 3D CAD геометрия компонентов, ни их чертежи, модели Amesim могут (и должны) использоваться в проектном процессе начиная с самых ранних этапов разработки изделий, с этапов концептуальной проработки и аван-проектов.
С помощью Simcenter Amesim реализуются передовые технологии разработки инновационных продуктов: SDPD (Systems Driven Product Development) и MBSE (Model Based Systems Engineering).Благодаря реализованным в Simcenter Amesim уникальным методам проектирования систем на базе моделей, эта среда становится основным выбором специалистов, занятых проектированием и конструированием технических систем. Она нацелена на разработку мехатронных систем с момента формирования функциональных требований до функционального и физического моделирования прототипа изделия.
Simcenter Amesim радикально упрощает интеграцию данных различной природы. Чтобы с высокой точностью спрогнозировать многопараметрические характеристики системы инженеру необходимо лишь задать связи между исследуемыми компонентами изделия.
Наличие в Simcenter Amesim множества специализированных библиотек позволяет исключить огромные затраты времени на полномасштабное моделирование. Специализированные методы моделирования дают Вам возможность обращаться к данным различной физической природы, содержащиеся в каждой из подсистем. Этим способом группы разработчиков получают сбалансированное соотношение между рабочими характеристиками и другими атрибутами изделия и определяют наиболее оптимальные варианты конструкции еще до проведения дорогостоящих и продолжительных испытаний прототипа. Применение Simcenter Amesim позволяет уже на ранних стадиях цикла проектирования определить ключевые параметры разрабатываемой конструкции.
1. Введение в использование Simcenter.Amesim
Построение расчетных моделей, анализ и оптимизация работы систем изделий
Пример построения расчетной модели в Amesim
В зависимости от приобретаемой конфигурации, Пользователь получает доступ к определенному набору библиотек Amesim (список в правой части пользовательского интерфейса). В общем, доступны более 50 многодисциплинарных библиотек, включающих в себя более 4500 валидированных моделей компонентов всевозможных систем. Библиотеки в свою очередь подразделяются на общеинженерные (с решением задач динамики жидкости и газов, смесей газов, механики, теплообмена, электрики, энергетического баланса, управления и контроля, фазовых превращений и химических реакций и др) и индустриально специализированные (с решением специфических задач в разработке всевозможных летательных аппаратов, автомобилей, внедорожной, сельскохозяйственной, специальной техники, кораблей и судов, изделий станкостроения, тяжелого машиностроения, двигателей, энергетических установок и др.).
В следующем простом примере собирается электро-механическая схема, в электрической части состоящая из потребителя (лампа накаливания), выпрямителя, генератора переменного тока и в механической – груз на упруго-демпфированном подвесе, за счет колебания которого приводится в движение качалка (элемент кинематики), приводящая во вращение ротор генератора с соответствующей выработкой электрического тока.
Элементы схемы (компоненты) выбираются из соответствующих библиотек Amesim и соединяются в соответствии с определенной логикой. На базе индивидуальных расчетных моделей каждого из элементов Amesim автоматически строит суммарную расчетную модель изделия.
Результаты расчета могут быть представлены в различной форме. В данном примере в качестве результатов приводятся графики линейных и угловых перемещений механической системы, параметры тока до и после выпрямителя, напряжение на потребителе.
По умолчанию тип расчета в Amesim – динамический, т.е. анализируются все переходные процессы в моделируемом изделии. В общем случае – полный цикл работы изделия в сборе, начиная с подготовки к включению (запуску, старту…), моделирование работы (миссии, полетного задания, ездового цикла…), до выключения (останова, посадки…) изделия.
Пиктограмма 
соответствует – в данном случае – элементарной системе управления (двухпозиционный выключатель). В общем в расчетной схеме может присутствовать сколь либо сложная система управления. Таким образом, выполняется анализ комплексных мехатронных изделий.
Пиктограммы 
соответствуют температурным портам. Таким образом, динамика температур может быть проанализирована и учтена по всем компонентам и агрегатам изделия в процессе моделирования его работы. То есть, выполняется термодинамический анализ в общей постановке.
Amesim не накладывает каких-либо ограничений ни на число соединяемых в модели компонент, ни на типы систем, объединяемых в изделии. Для удобства Пользователей, компоненты, относящиеся к одной предметной области, имеют индивидуальный цвет. На рисунке обозначены: Синим – гидравлика, зеленым – механика, фиолетовым – электрика, малиновым – воздушная система, красным – системы управления и контроля.
Многодисциплинарная модель изделия
Все компоненты в библиотеках Amesim полностью параметризованы. То есть, для каждого из них пользователь может определить индивидуальные («свои») значения параметров. Например – для груза – массу, для пружины – коэффициент упругости и т.д. Таким образом, Пользователь может создать базу данных «своих» компонентов (клапанов, двигателей, насосов…) и использовать ее в работе.
Поскольку каждый из компонентов полностью параметризован, эти параметры могут быть определены как проектные переменные в оптимизационном процессе. Встроенные в Amesim оптимизационные алгоритмы автоматически подберут такие значения проектных переменных (параметров компонент), которые обеспечивают выполнение Требований к функциональности изделия.