协同VPD基于HLA的ASP平台及其联邦集成

引言
    协同仿真是现代仿真发展的重要趋势之。伴随高层体系结构(High Level Archifecture)成为协同仿真的最新工业标准，这标志着HLA的应用领域从军事仿真扩展到了内容丰富的工业仿真领域。基于HLA的协同仿真在工业领域迅速崛起，其中比较典型的研究包括:供应链系统的协同仿真、智能交通系统的协同仿真、大规模马尔可夫链的协同仿真、数控机床的协同仿真等等。
    本文首先讨论了HLA在集成化虚拟产品开发的协同仿真平台中的研究进展，提出了基于资源管理联邦的协同仿真平台概念，以解决单联邦的不足。在此基础上，基于网络化制造的需要，讨论了ASP平台及其联邦集成，包括其体系结构(FIA)、联邦执行支撑环境(FEI)以及解决的关键技术，最后介绍所开发的联邦集成系统在北京网络化制造工程中的实际应用。
1基于资源管理联邦的协同仿真平台
    HLA作为一个开放性很好的协同仿真框架，在很大程度上适应了IPD协同仿真对仿真体系规范性的要求。HLA的OMT提供了足够的能力对协同仿真平台内的模型和其他计算资源进行统一的描述和管理；HLA的RTI将底层的数据通信和L层的仿真运行控制分离，为分布环境下仿真工具和模型之间的互操作提供了统一的接口:而在模型的重用性方面，HLA并没有限定模型的封装形式，只要满足HLA的接口规范，模型就能顺利的从一个协同仿真平台移植到另个平台(如果它们都是基于HLA构建的话)。由此可见，遵循HLA规范的协同仿真平台能够有效的解决传统IPD协同仿真面临的不规范性。
    例如，2002年，日本SHIMIZU株式会社、DENSO株式会社、HOSE1大学和7SPM1合作，由Hibino等人组成的小组共同开发了一个HLA分布仿真环境下的制造适配器，用于连接HLA/RTI和其他商业化的制造系统仿真软件，使得这些仿真器能够以即插即用的方式接入仿真环境，如图1所示。
    在这项研究中，支持的商业仿真软件包括了QUEST、SIMPLE++和GAROPS。系统的仿真联邦由仿真成员和管理器成员构成。在仿真联邦内的控制器成员的操纵下，仿真成员(即模型的Adapter)负责被动地将数据对象发布给HLA或者接受HLA发来的数据对象。仿真成员与原来的商业软件模型间的通讯是由socket实现。控制器成员还负责控制整个仿真系统的启动、恢复、暂停、运行等等。

图1 Manufacturing Adapter系统结构图

    由航天二院、清华大学、北京航空航天大学联合开发的COSIM支持多领域复杂产品的协同仿真。COSIM将复杂系统建模仿真的开发、执行同相应的支撑环境相分离，由仿真集成框架和一系列可灵活组装的仿真部件组成。图2是COSIM平台的总体框架。