一、技術背景

對于復雜電子系統產品設計領域來說，設計往往不但涉及電路、電磁場、粒子運動學科, 而且還涉及到部位安排、結構設計、強度與疲勞分析、熱分析、半實物測試與調校等，同時設計過程是一個不斷迭代反饋的過程，設計過程中不但需要大量的領域知識、專家經驗和技巧, 還要進行大量的科學計算和分析。雖然現有的某個仿真工具可以有效輔助產品某個功能單元的設計開發，能夠很好地解決大部分單領域的分析評估問題，但對于涉及到多領域知識的復雜系統（整個產品或其某個復雜子系統）仿真支持不夠，缺少了多學科之間的約束和交互，忽略了各學科之間的聯系，將會造成系統整體性和相關性的丟失。一個復雜的仿真任務可能需要多個學科領域的仿真軟件相互協作共同完成，因此仿真工具之間相互協同的需求開始逐漸變得強烈。

 在互聯網環境下的信息社會中, 研制活動的群體性、交互性、分布性和協作性更為顯著，業界必須采用新一代設計平臺技術，才能突破現有“技術瓶頸”和信息“孤島”。 電子產品設計領域的重要發展趨勢之一，是將多學科設計、分析、優化集成為一個大系統平臺，為多學科分析、設計、優化提供強有力的過程集成工具，最大限度地發揮已有商業CAD、EDA軟件工具的效能，保證新設計的復雜產品具有綜合最優的高性能和高效能，同時可極大地縮短設計研制時間。

多領域協同設計技術傾向于采用云分布產品設計模式，不是僅僅支持單人、單機器、相同地點的設計，而是支持多人、多機器、不同地點的設計交流。協同工具將 EDA軟件包含在其中，通過標準接口對EDA系統進行調用與數據交互。這種云分布協同設計模式支持多種類型的協作，集成了眾多協作功能，提高了系統的通用性；另一方面增強了系統的開放性、擴充能力和可伸縮性，便于集成現有應用和開發新的應用，滿足用戶的特殊需求，可有效解決系統通用性和用戶特殊需要之間的矛盾。

二、多領域協同仿真技術

多領域協同仿真技術將與面向不同學科領域的仿真工具結合起來，共同構成一個統一的仿真系統，對整系統進行全性能仿真，可以充分發揮仿真工具各自的優勢，同時還可以加強不同領域開發人員之間的協調與合作。協同仿真技術充分發揮了多領域仿真工具的優勢，體現了不同分系統間的聯系，相對于單領域仿真方式更具有系統性和合理性，仿真結果的置信度也更高。

根據指導思想不同，協同仿真模式可分為基于統一語言和基于接口兩大類。前者旨在通過提供一種統一的仿真語言，來實現面向不同應用領域的建模、仿真、控制和驗證。這種方法雖具有一定的理論研究價值，但由于它無法很好地兼容既有的模型和軟件，缺乏必要的商業支持，目前還不適合應用到復雜產品設計過程中。后者通過提供（或構建）統一的接口標準，來實現不同仿真應用之間的信息交互，現有的仿真軟件只需要對自身的信息交互接口進行改造和封裝，無需對內部具體的算法和實現機制進行改動。這種模式以仿真運行過程中實時的信息交互為出發點，突出了對現有仿真資源的繼承和重用，相對第一種模式具有更好的適用性和可行性，是目前產品制造領域協同仿真的主要研究方向。

為了支持基于協同仿真的產品設計過程的順利進行, 需要為其提供一個底層的支撐平臺。協同仿真平臺從全局的角度出發，規劃和協調協同仿真過程中各部分之間的關系，使其構成一個有機的整體，實現整個開發過程的信息集成和資源共享。平臺可以對復雜產品協同設計開發過程中各種涉及整體的問題進行統一規定，如采用的標準/規范 /協議、網絡與數據庫結構、系統集成技術和集成方法、系統運行模式等等。在平臺的支持下, 多領域的開發人員/團隊可以對設計方案提供快速的反饋，同時允許基于一定規則約束對設計方案作出相應的調整。因此，協同仿真平臺提供了一個無縫的仿真環境，可以對設計方案、研制過程、進行分布的、實時的仿真和評估。

分析評估及決策是仿真的重要組成部分，由于多領域協同仿真側重于從全局角度對設計方案進行仿真分析，通常會涉及多個目標，即在滿足產品行為要求的前提下，針對多個往往互相矛盾（沖突）的產品性能指標，如何評估某設計是否最優。因此，基于多目標優化的仿真評估, 直接關系到協同仿真的應用效果。通常對于大量的仿真數據進行分析評估，需要借助于數據挖掘理論和工具。此外，專家系統和決策支持系統的相關聯理論，也可以為基于多目標優化的仿真評估提供支持。

三、多領域協同優化技術

協同優化技術是多學科設計優化技術之一，多學科設計優化技術是充分探索和利用工程系統中相互作用的協同機制、考慮各學科（子系統）之間的相互作用、從整個系統的角度優化設計復雜產品的一種新的工程設計方法。多學科設計優化技術的實質是利用優化原理為產品的全壽命周期設計提供理論基礎和實施方法, 這與并行工程的思想非常接近。關鍵核心技術包括：多學科優化策略、響應面近似技術、全局并行優化技術等。

多學科優化策略（或稱之為MDO高層算法），包括多學科可行法、單學科可行法、協同優化法、并行子空間優化法和雙層集成系統分析法等。其中，協同優化法是在一致性約束優化方法基礎上提出的一種多級MDO算法，其特點是消除了復雜的系統分析，各個子系統能并行地進行分析和優化，其算法結構與現有的設計分工、專業分工的組織形式相吻合，是被普遍應用的算法。