第1章工業(yè)應(yīng)用概述MWORKSAPI與工業(yè)應(yīng)用開發(fā)工業(yè)應(yīng)用的定義和內(nèi)涵01主要內(nèi)容CONTENTS02基于科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)MWORKS開放平臺架構(gòu)03科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)04建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)05工業(yè)應(yīng)用的定義和內(nèi)涵01工業(yè)應(yīng)用的定義工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用是基于松耦合、組件化、可重構(gòu)、可重用思想，面向特定工業(yè)場景，旨在解決具體的工業(yè)問題。通過平臺的技術(shù)引擎、資源、模型和業(yè)務(wù)組件，工業(yè)應(yīng)用將工業(yè)機理、技術(shù)、知識、算法與最佳工程實踐組織起來，形成一種應(yīng)用程序。工業(yè)應(yīng)用的特點系統(tǒng)化組織、模型化表達、可視化交互、場景化應(yīng)用、生態(tài)化演進工業(yè)應(yīng)用的定義屠龍

刀倚天劍工業(yè)應(yīng)用是一種特殊的工業(yè)應(yīng)用程序，承載了解決特定問題的具體業(yè)務(wù)場景、流程、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)流、經(jīng)驗、算法、知識等工業(yè)技術(shù)要素，每一個工業(yè)應(yīng)用都是一些具體工業(yè)技術(shù)與知識要素的集合與載體。工業(yè)應(yīng)用開發(fā)的三類主體三類主體IT人：負責(zé)軟件開發(fā)、測試和維護工業(yè)人員：提供行業(yè)特定的需求和問題解決方案數(shù)據(jù)科學(xué)家：基于對海量工業(yè)數(shù)據(jù)的處理分析和數(shù)據(jù)建模工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀《工業(yè)應(yīng)用白皮書（2020）》截至2020年4月，重點工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的平均工業(yè)應(yīng)用數(shù)量為2329個由平臺自己開發(fā)的工業(yè)應(yīng)用平均數(shù)為622個，由其他企業(yè)或用戶上傳的工業(yè)應(yīng)用平均數(shù)為1707個一般平臺的工業(yè)應(yīng)用平均數(shù)量為132個由平臺自己開發(fā)的工業(yè)應(yīng)用平均數(shù)為99個工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀《工業(yè)應(yīng)用白皮書（2020）》工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀工業(yè)應(yīng)用環(huán)節(jié)分布工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀--工業(yè)應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中國航發(fā)集團商發(fā)公司基于民用航空發(fā)動機研發(fā)設(shè)計體系，將工業(yè)應(yīng)用作為今后企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，構(gòu)建了完整的民用航空發(fā)動機研發(fā)應(yīng)用體系，經(jīng)過幾年的積累，已經(jīng)開發(fā)出航空發(fā)動機研發(fā)設(shè)計不同專業(yè)領(lǐng)域的600多個工業(yè)應(yīng)用支撐發(fā)動機研發(fā)設(shè)計鄭州機械研究所開發(fā)了一系列齒輪系列工業(yè)應(yīng)用，涵蓋齒輪研發(fā)的全流程設(shè)計、校核及分析等業(yè)務(wù)。這些工業(yè)應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)的齒輪研發(fā)方式，提高齒輪研發(fā)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，為齒輪設(shè)計行業(yè)提供應(yīng)用。工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀--工業(yè)應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)航天云網(wǎng)基于多年在航天領(lǐng)域的積累和央企的技術(shù)優(yōu)勢，積極完善工業(yè)應(yīng)用生態(tài)。目前，該生態(tài)系統(tǒng)形成涵蓋研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理和運維服務(wù)等全生命周期2000多款工業(yè)應(yīng)用。這些工業(yè)應(yīng)用能夠幫助企業(yè)提高效率、降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在這個生態(tài)系統(tǒng)中，用戶可以方便地找到所需的工業(yè)應(yīng)用，并根據(jù)自己的需要進行使用，使得生產(chǎn)過程更加智能化、高效化、可持續(xù)化。工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀美國GE的Predix平臺Predix平臺已經(jīng)在全球部署了四個數(shù)據(jù)中心，裝備了超過1000萬個傳感器，每天采集超過5000萬條數(shù)據(jù)。Predix采用多租戶“封閉式社區(qū)”模型，確保云租戶屬于工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀德國西門子的MindSphere平臺MindSphere是一款基于云的操作系統(tǒng)，支持全球訪問基于云的應(yīng)用程序和解決方案，并通過在邊緣或云端執(zhí)行高級流分析，快速跟蹤關(guān)鍵和非關(guān)鍵流程的洞察力。通過將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與來自PLM、CRM、ERP、SCM、SLM和MES系統(tǒng)的信息相結(jié)合和分析，MindSphere可以為用戶提供新的見解，訪問基于工業(yè)的應(yīng)用程序，并從物聯(lián)網(wǎng)收集的大量數(shù)據(jù)中獲得即時價值。工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢趨勢1：線下定制向線上模式轉(zhuǎn)變線下定制開發(fā)的模式正在向“平臺+軟件”的線上模式轉(zhuǎn)變。這為工業(yè)應(yīng)用的開發(fā)和流通帶來了新的機遇。海爾COSMOPlat作為一家領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，已經(jīng)構(gòu)建了一個以大規(guī)模定制為主線的開放生態(tài)體系。這個體系不僅包含了門戶、開發(fā)者平臺、應(yīng)用市場等基礎(chǔ)設(shè)施，還設(shè)立了開源社區(qū)和應(yīng)用用戶自主配置中心CUBA等高級服務(wù)，為工業(yè)應(yīng)用的開發(fā)、流通和應(yīng)用提供全流程賦能。工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢趨勢2：開發(fā)者社區(qū)成為工業(yè)應(yīng)用開發(fā)主要推動力在開放的第三方開發(fā)方式下，工業(yè)應(yīng)用開發(fā)已不再局限于平臺運營者和客戶，而是可以吸引更多有創(chuàng)造力和想象力的開發(fā)者加入其中，從而為工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展注入新的活力。阿里云推出的“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客計劃”，就是鼓勵開發(fā)者基于阿里云IoT平臺，構(gòu)建更加智能、高效的工業(yè)應(yīng)用解決方案。該計劃為開發(fā)者提供了云資源、技術(shù)支持和市場推廣等服務(wù)，吸引了大量有創(chuàng)意的開發(fā)者加入其中，共同開發(fā)出了許多優(yōu)秀的工業(yè)應(yīng)用解決方案。工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢趨勢2：開源為工業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)、部署和技術(shù)支持首先，開源技術(shù)提供了工業(yè)應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)和支持，這使得開發(fā)者可以利用這些成熟的技術(shù)來快速搭建自己的應(yīng)用。在工業(yè)應(yīng)用的部署和運維過程中，開源技術(shù)可以幫助開發(fā)者更加輕松地部署、管理和監(jiān)控應(yīng)用程序。開源技術(shù)還可以提供持續(xù)的技術(shù)支持，這意味著開發(fā)者可以獲取來自全球開發(fā)者社區(qū)的技術(shù)支持和維護。工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢趨勢3：工業(yè)企業(yè)逐漸成為工業(yè)應(yīng)用開發(fā)一大主體工業(yè)企業(yè)具備豐富的行業(yè)經(jīng)驗和資源，可以更好地理解行業(yè)內(nèi)部的需求和發(fā)展趨勢。工業(yè)企業(yè)在應(yīng)用開發(fā)中擁有更多的技術(shù)優(yōu)勢和資源，可以更好地掌握應(yīng)用開發(fā)的核心技術(shù)，提升應(yīng)用的質(zhì)量和性能。工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢趨勢4：結(jié)合應(yīng)用所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)實現(xiàn)應(yīng)用優(yōu)化大數(shù)據(jù)還可以幫助企業(yè)更好地理解自己的業(yè)務(wù)和生產(chǎn)過程，從而提高效率和質(zhì)量。在工業(yè)應(yīng)用的開發(fā)和應(yīng)用過程中，企業(yè)越來越注重數(shù)據(jù)的收集和分析，充分利用數(shù)據(jù)的價值，實現(xiàn)應(yīng)用優(yōu)化和效率提升。工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢趨勢5：傳統(tǒng)工業(yè)軟件微服務(wù)化重構(gòu)工業(yè)軟件在微服務(wù)化改造的推動下，逐漸向由一系列工業(yè)應(yīng)用集組成的可解耦工業(yè)軟件轉(zhuǎn)變，這是工業(yè)應(yīng)用開發(fā)的新趨勢。在傳統(tǒng)的工業(yè)軟件，如CAD、CAE、ERP、MES、設(shè)備管理、績效管理等，通過微服務(wù)化改造，變成了更加靈活、高效的工業(yè)應(yīng)用，為工業(yè)生產(chǎn)提供了更為便捷的解決方案。工業(yè)應(yīng)用的分類從業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和適用范圍兩個維度出發(fā)工業(yè)應(yīng)用的分類按照業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)分類研發(fā)設(shè)計類工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)制造類工業(yè)應(yīng)用運維服務(wù)類工業(yè)應(yīng)用經(jīng)營管理類工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用的分類按照適用范圍分類基礎(chǔ)共性工業(yè)應(yīng)用行業(yè)通用工業(yè)應(yīng)用企業(yè)專用工業(yè)應(yīng)用基于科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)02什么是科學(xué)計算科學(xué)計算是一項利用計算機技術(shù)來還原、預(yù)測和探索客觀世界運動規(guī)律和演化特性的全過程。這個過程包括建立物理模型、研究計算方法、設(shè)計并行算法、開發(fā)應(yīng)用程序以及進行模擬計算和分析計算結(jié)果等環(huán)節(jié)什么是科學(xué)計算首先需要確定研究對象，并深入了解其主要特征，抓住主要矛盾，進而建立相應(yīng)的物理模型。在有了物理模型之后，科學(xué)家需要采用與其相適應(yīng)的計算方法和算法，然后研制相應(yīng)的應(yīng)用程序來實現(xiàn)模型的計算和分析科學(xué)計算是一項高度復(fù)雜和多步驟的過程，需要科學(xué)家充分理解其研究對象，精通計算機技術(shù)，掌握計算方法和算法，以及具備良好的編程能力什么是系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真也譯作系統(tǒng)模擬，泛指基于實驗或以訓(xùn)練為目的，將原本真實或抽象的系統(tǒng)、事務(wù)、流程，建立成模型以表征其行為、功能等關(guān)鍵特性，并予以系統(tǒng)化與公式化，以便對關(guān)鍵特征做出模擬。仿真是使用模型來研究系統(tǒng)性能的過程。仿真模型是現(xiàn)有或擬建系統(tǒng)的數(shù)學(xué)邏輯形式，用于生成人工歷史和觀察該歷史模型，該模型構(gòu)建了描述系統(tǒng)的概念框架。基于科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展意義工業(yè)應(yīng)用的價值基于科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展意義工業(yè)應(yīng)用是我國發(fā)展工業(yè)軟件的新路徑工業(yè)應(yīng)用可以促進地方經(jīng)濟發(fā)展工業(yè)應(yīng)用是促進企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有效手段基于科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展意義工業(yè)應(yīng)用的應(yīng)用可以改善企業(yè)效益工業(yè)應(yīng)用可以實現(xiàn)個人價值MWORKS科學(xué)計算和系統(tǒng)仿真MWORKS平臺是一款基于建模規(guī)范Modelica的系統(tǒng)建模仿真軟件，它全面支持各種基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、函數(shù)及矩陣計算，具備微分代數(shù)方程、插值運算、概率與統(tǒng)計算法、邏輯運算等數(shù)學(xué)運算模型針對大規(guī)模復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，同元軟控推出了科學(xué)計算環(huán)境MWORKS.Syslab，通過與同元軟控系統(tǒng)建模仿真環(huán)境MWORKS.Sysplorer的一體化集成，形成完整的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真底座平臺MWORKS科學(xué)計算和系統(tǒng)仿真該平臺還提供一個支持腳本開發(fā)和調(diào)試的環(huán)境，通過腳本驅(qū)動系統(tǒng)建模仿真環(huán)境，實現(xiàn)科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真過程的自動化運行。該平臺還提供一個面向現(xiàn)代信息物理融合系統(tǒng)的設(shè)計、建模與仿真環(huán)境，支持基于模型的CPS開發(fā)。MWORKS科學(xué)計算和系統(tǒng)仿真MWORKS.Syslab與MWORKS.Sysplorer的雙向深度融合，形成新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺，支持信息物理系統(tǒng)的一體化研制以及各類設(shè)計與分析活動，其提供的核心功能：交互式編程環(huán)境科學(xué)計算函數(shù)庫計算可視化圖形庫開發(fā)與管理中文幫助系統(tǒng)系統(tǒng)建模環(huán)境編譯分析環(huán)境求解計算環(huán)境實時代碼生成后處理環(huán)境擴展接口謝謝第2章MWORKS平臺及API簡介2024.04MWORKSAPI與工業(yè)應(yīng)用開發(fā)MWORKS開放平臺架構(gòu)01主要內(nèi)容CONTENTS02科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)03MWORKS開放平臺架構(gòu)01MWORKS系列產(chǎn)品科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺MWORKS由四大系統(tǒng)級產(chǎn)品及系列擴展工具箱和模型庫組成。MWORKS系列產(chǎn)品系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計環(huán)境MWORKS.Sysbuilder提供需求架構(gòu)-功能架構(gòu)-邏輯架構(gòu)建模功能與專業(yè)設(shè)計、系統(tǒng)集成、方案評估功能，支持用戶開展方案論證并實現(xiàn)基于模型的系統(tǒng)設(shè)計與驗證閉環(huán)系統(tǒng)建模仿真環(huán)境MWORKS.Sysplorer提供物理系統(tǒng)建模、編譯分析、仿真求解、后處理功能以及豐富的擴展接口，支持用戶開展產(chǎn)品多領(lǐng)域物理模型開發(fā)、虛擬集成、多層級方案仿真驗證、方案分析優(yōu)化，并進一步為產(chǎn)品數(shù)字孿生模型的構(gòu)建與應(yīng)用提供關(guān)鍵支撐MWORKS系列產(chǎn)品科學(xué)計算環(huán)境MWORKS.Syslab提供科學(xué)計算編程、編譯、調(diào)試和繪圖功能，內(nèi)置矩陣等數(shù)學(xué)運算、符號計算、曲線擬合、優(yōu)化及繪圖函數(shù)庫，支持用戶開展科學(xué)計算、數(shù)據(jù)分析、算法設(shè)計，并進一步支持信息物理融合系統(tǒng)的計算與仿真協(xié)同建模與模型數(shù)據(jù)管理環(huán)境MWORKS.Syslink提供協(xié)同建模、模型管理、在線仿真和數(shù)據(jù)安全管理功能，為系統(tǒng)研制提供基于模型的在線計算與仿真協(xié)同環(huán)境。打破單位與地域障礙，支持團隊用戶開展跨層級的協(xié)同仿真，為各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型全面賦能MWORKS.Syslab與科學(xué)計算Syslab支持多范式統(tǒng)一編程，簡約與性能兼顧，內(nèi)置通用編程、數(shù)學(xué)、符號數(shù)學(xué)、曲線擬合、信號處理、通信等函數(shù)庫；用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)分析、算法設(shè)計、機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，并通過內(nèi)置豐富的圖形進行數(shù)據(jù)可視化MWORKS中開發(fā)模塊的方式有SyslabFunction與SyslabFIM兩種MWORKS.Syslab與科學(xué)計算SyslabFunction是一種將外部語言（C/C++、Julia、Python）函數(shù)封裝為Modelica函數(shù)模塊的機制。SyslabFunction基于Modelica外部函數(shù)語義實現(xiàn)，在數(shù)據(jù)映射、接口模塊和工具功能方面都做了增強。MWORKS.Syslab與科學(xué)計算SyslabFunction包含SyslabGlobalConfig與SyslabFunction兩個模型SyslabGlobalConfig：用于為系統(tǒng)中的Julia函數(shù)提供全局聲明，例如導(dǎo)入包或聲明全局變量。SyslabFunction：用于嵌入Julia函數(shù)，并將SyslabFunction模塊的輸入和輸出數(shù)據(jù)指定為參數(shù)和返回值。系統(tǒng)仿真每推進一步都會調(diào)用該Julia函數(shù)。SyslabGlobalConfig初始化示意圖SyslabFunction函數(shù)編輯示意圖MWORKS.Syslab與科學(xué)計算系統(tǒng)包含時間聯(lián)系、離散的變量和方程，要在仿真過程中同時考慮時間推進和事件處理，這種系統(tǒng)模塊屬于物理系統(tǒng)，此時應(yīng)采用SyslabFMI機制該機制提供了一套完整的工具，支持用外部語言實現(xiàn)FMI接口，并將其導(dǎo)出FMU，進一步封裝為系統(tǒng)模塊MWORKS.Sysplorer與系統(tǒng)建模MWORKS.Sysplorer是新一代多領(lǐng)域工程系統(tǒng)建模、仿真、分析與優(yōu)化通用CAE平臺，基于多領(lǐng)域統(tǒng)一建模規(guī)范Modelica，提供了從可視化建模、仿真計算到結(jié)果分析的完整功能MWORKS.Sysplorer與系統(tǒng)建模MWORKS.Sysplorer功能特征多工程領(lǐng)域的系統(tǒng)建模多文檔多視圖建模環(huán)境多種形式建模支持可定制的模型庫物理單位推導(dǎo)與檢查仿真代碼自動生成結(jié)果分析與后處理硬件在線仿真良好的可擴展性MWORKS.Sysplorer與系統(tǒng)建模MWORKS.Sysplorer應(yīng)用領(lǐng)域MWORKS.Sysplorer平臺提供的基礎(chǔ)元器件模型庫覆蓋了機械、電子、控制、熱力學(xué)、電磁等學(xué)科領(lǐng)域，并通過了實驗驗證車輛動力學(xué)庫異步電機模型庫航空液壓模型庫MWORKS.Sysplorer與系統(tǒng)建模MWORKS工具箱簡介依托MWORKS平臺軟件,提供過程集成、試驗設(shè)計與優(yōu)化、PHM、VV&A、半物理、聯(lián)合仿真及數(shù)據(jù)可視化等豐富的實用工具箱，滿足多樣化的數(shù)字化設(shè)計、分析、仿真及優(yōu)化需求。MWORKS.Sysplorer/FMI聯(lián)合仿真MWORKS.Sysplorer/分布式聯(lián)合仿真MWORKS.Sysplorer/插件與API三維CAD模型轉(zhuǎn)換工具KineTransMWORKS開放平臺架構(gòu)“MWORKS平臺”從底層算法到上層應(yīng)用均采用完全開放策略，提供開放的系統(tǒng)架構(gòu)，定義了一套科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺架構(gòu)和接口標準化方案，支持開發(fā)者基于統(tǒng)一的接口規(guī)范，以一致的方式開發(fā)函數(shù)庫、模型庫和APP，實現(xiàn)平臺共建，豐富應(yīng)用生態(tài)內(nèi)核層平臺層應(yīng)用層科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)02科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)科學(xué)計算環(huán)境平臺API支持對平臺的界面、業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)等不同層次接口調(diào)用，也支持APP的擴展開發(fā)和集成。按功能劃分為基礎(chǔ)API、數(shù)學(xué)API、圖形API、APP構(gòu)建API科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)API提供了科學(xué)計算最基礎(chǔ)的功能，包括命令行控制，科學(xué)計算語言基礎(chǔ)、平臺環(huán)境和設(shè)置操作、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出和分析的功能、以及外部語言接入和調(diào)用的功能。數(shù)學(xué)API提供科學(xué)計算核心的專業(yè)數(shù)學(xué)計算函數(shù)。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構(gòu)APIAPP構(gòu)建API提供APP開發(fā)、打包、部署、運行相關(guān)的功能?？茖W(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)輸入命令輸入命令指在Syslab中工作時可以發(fā)出創(chuàng)建變量和調(diào)用函數(shù)的命令科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)ans科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)環(huán)境和設(shè)置環(huán)境和設(shè)置API主要包括預(yù)設(shè)和設(shè)置科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和分析導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)包括大文件；預(yù)處理數(shù)據(jù)、可視化和瀏覽（1）數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出：文本文件和其他文件格式函數(shù)名說明read_serial_port從串行端口設(shè)備讀取數(shù)據(jù)write_serial_port將數(shù)據(jù)寫入串行端口設(shè)備科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和分析導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)包括大文件；預(yù)處理數(shù)據(jù)、可視化和瀏覽（2）描述性統(tǒng)計量：范圍、集中趨勢、標準差、方差、相關(guān)性函數(shù)名說明maxk計算數(shù)組的k個最大元素median數(shù)組的中位數(shù)值mink計算數(shù)組的k個最小元素mode數(shù)組中出現(xiàn)次數(shù)最多的值movsum移動總和科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和分析導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)包括大文件；預(yù)處理數(shù)據(jù)、可視化和瀏覽（3）大型文件和大數(shù)據(jù)：訪問和處理文件集合以及大型數(shù)據(jù)集函數(shù)名說明add向KeyValue中添加單個鍵-值對組科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和分析導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)包括大文件；預(yù)處理數(shù)據(jù)、可視化和瀏覽（4）數(shù)據(jù)預(yù)處理：數(shù)據(jù)的清理、平滑處理和分組函數(shù)名說明fillmissing填充缺失值rmmissing刪除缺失的條目standardizemissing插入標準缺失值科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)API提供了科學(xué)計算最基礎(chǔ)的功能，包括命令行控制，科學(xué)計算語言基礎(chǔ)、平臺環(huán)境和設(shè)置操作、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出和分析的功能、以及外部語言接入和調(diào)用的功能。數(shù)學(xué)API提供科學(xué)計算核心的專業(yè)數(shù)學(xué)計算函數(shù)。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構(gòu)APIAPP構(gòu)建API提供APP開發(fā)、打包、部署、運行相關(guān)的功能?？茖W(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)初等數(shù)學(xué)三角學(xué)、指數(shù)和對數(shù)、復(fù)數(shù)值、舍入、余數(shù)、離散數(shù)學(xué)初等數(shù)學(xué)函數(shù)包括支持算術(shù)運算（+、-、*、...）的功能、數(shù)學(xué)常量函數(shù)（Inf、pi、…）、多項式運算函數(shù)（poly、roots、…）以及特殊的數(shù)學(xué)函數(shù)（如gamma和beta）科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)函數(shù)名說明+ 添加數(shù)字，追加字符串sum數(shù)組元素總和cumsum累積和- 減法diff差分和近似導(dǎo)數(shù).*乘法* 矩陣乘法cumprod累積乘積pagemtimes按頁矩陣乘法prod數(shù)組元素的乘積./數(shù)組右除.\數(shù)組左除^矩陣冪'復(fù)共軛轉(zhuǎn)置transpose轉(zhuǎn)置向量或矩陣pagetranspose按頁轉(zhuǎn)置pagectranspose按頁復(fù)共軛轉(zhuǎn)置科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)線性代數(shù)線性方程、特征值、奇異值、分解、矩陣運算、矩陣結(jié)構(gòu)。Syslab

中的線性代數(shù)函數(shù)提供快速且數(shù)值穩(wěn)健的矩陣計算。功能包括各種矩陣分解、線性方程求解、計算特征值或奇異值等科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)函數(shù)名說明inv矩陣求逆pinvMoore-Penrose偽逆\求解關(guān)于x的線性方程組Ax=B/求解關(guān)于x的線性方程組xA=Blinsolve對線性方程組求解lscov存在已知協(xié)方差的最小二乘解lsqnonneg求解非負線性二乘問題sylvester求解關(guān)于X的Sylvester方程AX+XB=C科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)隨機數(shù)生成使用rand和randn函數(shù)創(chuàng)建偽隨機數(shù)序列，使用randperm

函數(shù)創(chuàng)建隨機置換整數(shù)向量?？茖W(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)函數(shù)名說明mt19937armt19937ar隨機種子算法rand均勻分布的隨機數(shù)randi均勻分布的偽隨機整數(shù)randn標準正態(tài)分布的隨機數(shù)randg標準高斯分布的隨機數(shù)randperm隨機排列bitrand生成一個隨機布爾值的BitArrayrandpermk整數(shù)的隨機排列科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)API提供了科學(xué)計算最基礎(chǔ)的功能，包括命令行控制，科學(xué)計算語言基礎(chǔ)、平臺環(huán)境和設(shè)置操作、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出和分析的功能、以及外部語言接入和調(diào)用的功能。數(shù)學(xué)API提供科學(xué)計算核心的專業(yè)數(shù)學(xué)計算函數(shù)。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構(gòu)APIAPP構(gòu)建API提供APP開發(fā)、打包、部署、運行相關(guān)的功能?？茖W(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)二維和三維圖繪制連續(xù)、離散、曲面以及三維體數(shù)據(jù)圖。使用繪圖以可視化形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。例如，您可以比較多組數(shù)據(jù)、跟蹤數(shù)據(jù)隨時間所發(fā)生的更改或顯示數(shù)據(jù)分布?？茖W(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)函數(shù)名說明plot二維線圖plot3三維點或線圖stairs階梯圖errorbar含誤差條的線圖ezplot易用的函數(shù)繪圖函數(shù)area填充區(qū)二維繪圖科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)圖形對象通過設(shè)置底層對象的屬性自定義圖形。圖形對象是Syslab

用來創(chuàng)建可視化數(shù)據(jù)的組件。每個對象在圖形顯示中都具有特定角色。例如，一個線圖包含一個圖窗對象、一個坐標區(qū)對象和一個圖形線條對象。科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)函數(shù)名說明get查詢圖形對象屬性set設(shè)置圖形對象屬性科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)API提供了科學(xué)計算最基礎(chǔ)的功能，包括命令行控制，科學(xué)計算語言基礎(chǔ)、平臺環(huán)境和設(shè)置操作、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出和分析的功能、以及外部語言接入和調(diào)用的功能。數(shù)學(xué)API提供科學(xué)計算核心的專業(yè)數(shù)學(xué)計算函數(shù)。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構(gòu)APIAPP構(gòu)建API提供APP開發(fā)、打包、部署、運行相關(guān)的功能?？茖W(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)App管理APP管理定義了一套在科學(xué)計算環(huán)境中安裝、卸載、運行Apps的Julia語言接口。科學(xué)計算API及其技術(shù)架構(gòu)函數(shù)名說明init_syslabapp初始化App環(huán)境AppInfoApp模型定義install注冊并安裝Appuninstall卸載名稱為name的Appget_apps查詢用戶注冊的所有App列表信息get_app查詢名稱為name的App的信息start啟動名稱為name的Appdisable禁用名稱為name的Appenable啟用名稱為name的App建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)03建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)系統(tǒng)建模仿真環(huán)境平臺層API是MWORKS.Sysplorer供開發(fā)者和外部系統(tǒng)調(diào)用的標準接口。按照工作流分為模型文件、參數(shù)操作、屬性獲取、元素及屬性判定、屬性查找、編譯仿真、結(jié)果數(shù)據(jù)查詢、圖形組件類和系統(tǒng)配置共9類API。建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)模型文件操作模型文件操作，主要為對模型底層文件進行新建、打開、加載、卸載等相關(guān)模型文件操作。函數(shù)名說明OpenFile用于打開模型文件(mo,bmf,mef)NewModel新建模型文件LoadMoLibrary加載模型庫(mo)SaveModel將修改內(nèi)容保存到模型底層文件中UnloadModel卸載已加載或打開的模型建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)打開模型文件功能用于打開模型文件說明用于打開模型，包括mo，bmf，mef類型的模型，以及加密模型都應(yīng)該使用該接口打開模型。調(diào)用該接口打開模型之前需使用LoadMoLibrary加載相關(guān)依賴的模型庫。輸入?yún)?shù)strFile模型文件物理路徑輸出參數(shù)ture或false模型是否打開成功示例MwClassManager*classMgr=newMwClassManager();classMgr->Initialize();QStringstr_file=“C:\\Users\admin\Documents\\MWORKS\\PID_Controller.mo”classMgr->GetMoHandler()->OpenFile(str_file.toStdWString());建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)模型參數(shù)操作模型參數(shù)操作主要為用于獲取模型參數(shù)值，并可修改模型相關(guān)參數(shù)值。函數(shù)名說明GetParamValue獲取模型值SetParamValue設(shè)置模型參數(shù)值建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)模型屬性獲取對模型內(nèi)部屬性進行相關(guān)獲取如獲取模型的key，全名，以及模型的父類等屬性獲取。函數(shù)名說明GetKeyByTypeName根據(jù)模型的名稱獲取模型keyGetFullnameProp獲取模型或元素的全名GetTopClassInFile獲取文件中的頂層GetTopClassInFileByKey獲取頂層父類建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)編譯仿真類對模型實現(xiàn)底層檢查模型文本、編譯模型操作。函數(shù)名說明CheckModel檢查模型文本CompileModel編譯模型建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)結(jié)果數(shù)據(jù)查詢類模型仿真結(jié)果類：包含模型所有變量的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。函數(shù)名說明ApplyExperimentData應(yīng)用仿真設(shè)置GetVarTreeRoot獲取根節(jié)點InitializeSimInst初始化仿真實例GetVarData讀取結(jié)果變量建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)圖形組件類模型視圖管理類：責(zé)顯示模型的圖標視圖，組件視圖和文本視圖，并提供模型編輯功能。函數(shù)名說明CloseMoWindow關(guān)閉模型窗口OpenMoWindow打開模型窗口CloseCurrentWindow關(guān)閉當前窗口CloseAllWindow關(guān)閉所有窗口SetMdiInterface設(shè)置視圖接口SetClassDirty設(shè)置臟標GetCurrentClassKey獲取當前模型keySaveCurrentWindow保存當前模型SigUpdate模型視圖更新信號SigClassDirtyChanged臟標變化信號SigAppendClass添加模型信號SigRemoveClass移除模型信號SigReplaceClass替換模型信號建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)圖形組件類中央視圖控件：負責(zé)管理模型視圖窗口，創(chuàng)建后設(shè)置到mo_controller中。函數(shù)名說明DestroyAllWindow銷毀窗口建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)圖形組件類模型樹數(shù)據(jù)類：用于將內(nèi)核的模型數(shù)據(jù)操作同步到界面模型中，將model設(shè)置到QTreeView中使用。函數(shù)名說明SetClassifyName設(shè)置分類AppendTopClass增加頂層模型GetTopItems獲取所有頂層節(jié)點InsertClass插入模型RemoveClass移除模型建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)圖形組件類模型參數(shù)面板類：能夠顯示選中模型或組件參數(shù)，并且支持對各種類型的參數(shù)進行編輯，能夠與中央視圖進行聯(lián)動。函數(shù)名說明GetParamEditMode獲取參數(shù)編輯模式SlotUpdate更新面板建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)圖形組件類仿真曲線視圖類：用于顯示仿真變量曲線。函數(shù)名說明AddCurveToCurrentView添加變量到曲線圖SigWindowClosed窗口關(guān)閉信號建模仿真API及其技術(shù)架構(gòu)圖形組件類模型仿真設(shè)置控件：用于顯示和修改模型仿真設(shè)置。函數(shù)名說明GetSimConfig獲取仿真設(shè)置謝謝第3章基于科學(xué)計算的工業(yè)APP2024.04MWORKSAPI與工業(yè)應(yīng)用開發(fā)科學(xué)計算類工業(yè)APP01主要內(nèi)容CONTENTS02科學(xué)計算類工業(yè)APP的開發(fā)模式及開發(fā)流程曲線擬合工業(yè)APP開發(fā)實踐03科學(xué)計算類工業(yè)APP01概述科學(xué)計算類工業(yè)APP是指在工業(yè)領(lǐng)域中利用科學(xué)計算方法和技術(shù)來解決問題、優(yōu)化流程或改進產(chǎn)品的工業(yè)APP?？茖W(xué)計算類工業(yè)APP可以在科學(xué)研究、工程設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，常見的科學(xué)計算類工業(yè)APP有：數(shù)據(jù)分析與可視化APP、工程模擬與仿真APP、科學(xué)計算工具APP、數(shù)據(jù)科學(xué)與機器學(xué)習(xí)APP、科學(xué)教育與學(xué)習(xí)APP五大類。概述數(shù)據(jù)分析與可視化APP：數(shù)據(jù)分析與可視化APP提供數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、清洗、處理和分析等功能，以及高質(zhì)量的數(shù)據(jù)可視化工具。該類APP可以用于統(tǒng)計分析、趨勢分析、圖表繪制等任務(wù)，幫助用戶從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)模式、趨勢和關(guān)聯(lián)性。工程模擬與仿真APP：工程模擬與仿真APP通過數(shù)值模擬和仿真技術(shù)，模擬和預(yù)測工程系統(tǒng)的行為，可用于系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、評估性能和預(yù)測行為。例如，電路設(shè)計APP可以模擬電路的電壓、電流分布，機械仿真APP可以模擬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形等。概述科學(xué)計算工具APP：科學(xué)計算工具APP提供數(shù)值計算、優(yōu)化算法、數(shù)學(xué)建模等工具，用于解決科學(xué)和工程中的數(shù)學(xué)問題。例如，線性代數(shù)APP可用于求解線性方程組，微分方程APP可用于求解微分方程，優(yōu)化APP可用于尋找最優(yōu)解等。數(shù)據(jù)科學(xué)與機器學(xué)習(xí)APP：數(shù)據(jù)科學(xué)與機器學(xué)習(xí)APP提供數(shù)據(jù)科學(xué)和機器學(xué)習(xí)的工具和算法，用于數(shù)據(jù)挖掘、模式識別和預(yù)測建模，以及用于分類、聚類、回歸分析等任務(wù)，支持用戶進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策和預(yù)測。概述科學(xué)教育與學(xué)習(xí)APP：科學(xué)教育與學(xué)習(xí)APP面向?qū)W生、教師和科學(xué)愛好者，提供交互式的科學(xué)計算和實驗環(huán)境，用于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等科學(xué)知識，以及實驗?zāi)M和可視化，著力培養(yǎng)科學(xué)思維和解決問題的能力。MWORKS.Syslab是一款基于高性能科學(xué)計算語言Julia的科學(xué)計算開發(fā)環(huán)境，提供交互式編程環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)分析、算法設(shè)計和機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。技術(shù)特點和優(yōu)勢MWORKS.Syslab平臺作為科學(xué)計算應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)環(huán)境，具有快速原型開發(fā)、豐富的計算函數(shù)庫、便捷的庫開發(fā)與管理等特點，下面將分別展開介紹。（1）快速原型開發(fā)：MWORKS.Syslab提供了豐富的內(nèi)置函數(shù)和工具箱，可以快速地實現(xiàn)算法和模型的原型開發(fā)。開發(fā)人員可以利用MWORKS.Syslab的高級語法和交互式環(huán)境，迅速驗證和調(diào)整應(yīng)用的功能和性能。（2）豐富的科學(xué)計算函數(shù)庫：MWORKS.Syslab提供數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、矩陣與數(shù)組運算、插值、數(shù)值積分與微分方程、傅立葉變換與濾波、符號計算、曲線擬合、信號處理、通信等豐富的高質(zhì)量、高性能科學(xué)計算函數(shù)。技術(shù)特點和優(yōu)勢（3）便捷的庫開發(fā)與管理：MWORKS.Syslab支持函數(shù)庫的注冊管理、依賴管理、安裝卸載、版本切換，同時提供函數(shù)庫開發(fā)規(guī)范，以支持用戶自定義函數(shù)庫的開發(fā)與測試。（4）與系統(tǒng)建模環(huán)境深度融合：MWORKS.Syslab與系統(tǒng)建模環(huán)境Sysplorer之間實現(xiàn)了雙向深度融合，優(yōu)勢互補，形成新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺。（5）用戶界面設(shè)計：MWORKS.Syslab利用QtDesigner等工具，可以用于設(shè)計和構(gòu)建友好的用戶界面。開發(fā)人員可以通過拖放和自定義組件，快速創(chuàng)建交互式的用戶界面，使得APP易于使用和操作。技術(shù)特點和優(yōu)勢（6）與其他編程語言集成：MWORKS.Syslab支持與其他編程語言（如C/C++、Python）集成，可以通過JulaiAPI進行交互。開發(fā)人員可以利用MWORKS.Syslab的算法和分析功能，與其他編程語言的APP進行無縫集成。（7）平臺和操作系統(tǒng)的兼容性：MWORKS.Syslab支持在多個平臺和操作系統(tǒng)上運行，包括Windows、Linux；MWORKS.Syslab具有較強的靈活性和可移植性，支持工業(yè)APP在不同平臺和設(shè)備上廣泛使用。（8）提供了應(yīng)用部署工具：MWORKS.Syslab可以將工業(yè)APP打包成獨立的可執(zhí)行文件，方便部署和分享給其他用戶，促使工業(yè)APP更加便捷地分發(fā)和使用。技術(shù)特點和優(yōu)勢科學(xué)計算類工業(yè)APP開發(fā)方法的優(yōu)勢在于：（1）分工明確，提高效率。專業(yè)人員只需專注于領(lǐng)域知識，而無須具備深入的編程技能，還可以使用函數(shù)庫提供的高級功能和算法，快速實現(xiàn)科學(xué)計算的邏輯。開發(fā)人員則負責(zé)APP的整體架構(gòu)、界面設(shè)計和與函數(shù)庫的集成，從而提高開發(fā)效率。（2）降低溝通成本。由于專業(yè)人員和開發(fā)人員的工作相互隔離，他們之間的溝通成本大大降低。專業(yè)人員無須詳細解釋編程細節(jié)，而開發(fā)人員也無須深入理解專業(yè)知識。這樣可以減少溝通阻礙，提高合作效率。技術(shù)特點和優(yōu)勢科學(xué)計算類工業(yè)APP開發(fā)方法的優(yōu)勢在于：（3）提高代碼質(zhì)量和可維護性。由于專業(yè)人員使用函數(shù)庫進行科學(xué)計算的基本邏輯實現(xiàn)，這些函數(shù)庫經(jīng)過嚴格測試和驗證，具有較高的代碼質(zhì)量和可靠性。開發(fā)人員則可以專注于APP的整體架構(gòu)和代碼結(jié)構(gòu)，保證代碼的可維護性和擴展性。（4）加快應(yīng)用開發(fā)周期。通過將專業(yè)知識和編程開發(fā)相互隔離，開發(fā)團隊可以并行工作，加快應(yīng)用開發(fā)周期。專業(yè)人員可以在函數(shù)庫的支持下快速實現(xiàn)核心功能，而開發(fā)人員則可以同時進行界面設(shè)計和其他開發(fā)任務(wù)，從而縮短整個開發(fā)過程。應(yīng)用示例科學(xué)計算類工業(yè)APP的應(yīng)用場景：制造領(lǐng)域：在制造領(lǐng)域，科學(xué)計算類工業(yè)APP可以利用數(shù)值模擬來預(yù)測產(chǎn)品的性能，優(yōu)化設(shè)計和制造過程，減少產(chǎn)品開發(fā)周期和成本。例如，在航空領(lǐng)域，使用計算流體力學(xué)（CFD）模擬可用于改進飛機翼設(shè)計，以提高燃油效率和飛行性能。能源領(lǐng)域：能源領(lǐng)域也受益于科學(xué)計算類工業(yè)APP。例如，電力系統(tǒng)分析利用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測電網(wǎng)的負載需求，以確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。能源消耗預(yù)測則通過分析歷史數(shù)據(jù)和建立模型，幫助能源公司更好地規(guī)劃電力生產(chǎn)和分配，降低資源浪費。此外，可再生能源建模和優(yōu)化可用于確定最佳的太陽能和風(fēng)能發(fā)電機安裝位置，最大程度地利用可再生能源。應(yīng)用示例科學(xué)計算類工業(yè)APP的應(yīng)用場景：醫(yī)療保健領(lǐng)域：醫(yī)療保健領(lǐng)域也依賴于科學(xué)計算類工業(yè)APP來改善患者護理和藥物研發(fā)。例如，通過數(shù)學(xué)建模，可以模擬疾病的傳播和治療效果，幫助醫(yī)生制定更好的治療方案。環(huán)境保護領(lǐng)域：在環(huán)境保護領(lǐng)域，科學(xué)計算類工業(yè)APP有助于監(jiān)測和減少污染。例如，大氣模型和水質(zhì)模型用于模擬空氣污染物和水體污染物的傳播，支持環(huán)保部門的決策制定。氣候建模則用于預(yù)測氣候變化趨勢，幫助政府和企業(yè)采取適應(yīng)和減緩措施，以減少對地球的不利影響。交通和物流領(lǐng)域：在交通和物流領(lǐng)域，科學(xué)計算類工業(yè)APP通過分析交通流量和貨物運輸路線，可提供實時的決策支持。例如，供應(yīng)鏈優(yōu)化使用數(shù)學(xué)模型來協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)，以降低庫存成本，提高交付效率?？茖W(xué)計算類工業(yè)APP的開發(fā)模式及開發(fā)流程02APP運行架構(gòu)MWORKS.SDK是指由MWORKS內(nèi)核模塊及其服務(wù)組件構(gòu)成的應(yīng)用開發(fā)工具包，是一系列程序接口、幫助文檔、開發(fā)范例、實用工具的集合。其中，MWORKS內(nèi)核模塊包括Modelica編譯器、分析器、代碼生成器和求解器，服務(wù)組件包括基于內(nèi)核模塊構(gòu)建的原子操作接口和組合接口。APPSDK層提供了通信API，用于實現(xiàn)APP與MWORKS.Syslab平臺之間數(shù)據(jù)交互和功能調(diào)用，包括APP從MWORKS.Syslab工作區(qū)中獲取數(shù)據(jù)，APP將數(shù)據(jù)寫入MWORKS.Syslab工作區(qū)，APP調(diào)用MWORKS.Syslab執(zhí)行科學(xué)計算等。APP運行架構(gòu)APP層：APP層負責(zé)開發(fā)圖形用戶界面GUI和APP的業(yè)務(wù)邏輯。用戶可以使用主流的圖形應(yīng)用開發(fā)平臺（PyQt、C++/Qt、JavaScript等）開發(fā)APP，并通過使用APPSDK實現(xiàn)與Syslab平臺集成和通信。APP運行架構(gòu)APPSDK層：APPSDK層負責(zé)APP與MWORKS.Syslab平臺之間的通信，實現(xiàn)了進程間通信的管道客戶端，并提供了通信API。Syslab提供多款A(yù)PPSDK，包括PythonSDK、C++SDK、JavaScriptSDK等，便于用戶快速開發(fā)。APP運行架構(gòu)APPSDK層：APPSDK層負責(zé)APP與MWORKS.Syslab平臺之間的通信，實現(xiàn)了進程間通信的管道客戶端，并提供了通信API。Syslab提供多款A(yù)PPSDK，包括PythonSDK、C++SDK、JavaScriptSDK等，便于用戶快速開發(fā)。APP運行架構(gòu)MWORKS.Syslab平臺層：Syslab層包含APP通信與APP管理兩個模塊。APP通信模塊提供了APP管道服務(wù)，提供了查詢變量、執(zhí)行腳本等服務(wù)化能力。APP管理模塊提供了APP的注冊安裝、卸載、啟動、查詢、禁用、激活等相關(guān)功能，實現(xiàn)APP的全生命周期管理。APP生命周期需求分析：這一階段旨在理解用戶的需求和期望，確定軟件系統(tǒng)的功能和特性。開發(fā)團隊與用戶和利益相關(guān)者進行溝通，收集和分析需求，以便明確軟件開發(fā)的目標和范圍。在進行工業(yè)APP需求分析過程中，工業(yè)APP的開發(fā)過程通常需要更深入的領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，以滿足工業(yè)領(lǐng)域的特殊需求。因此，需求分析階段需要更多與行業(yè)專家的合作，以確保APP滿足專業(yè)性要求。APP生命周期方案設(shè)計：在這個階段，根據(jù)需求分析的結(jié)果，設(shè)計軟件系統(tǒng)的架構(gòu)和各個組件之間的關(guān)系。這包括制定APP的結(jié)構(gòu)、模塊劃分、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、用戶界面設(shè)計等。這個設(shè)計過程中，因為工業(yè)APP要求簡潔、易用，所以用戶界面需要簡潔易用，以滿足操作員和工程師的需求。界面設(shè)計需要更多關(guān)注于用戶友好性，以確保用戶可以高效操作。因為需要調(diào)用Sysplorer的API，所以在進行架構(gòu)時需要分層次、分模塊。APP生命周期技術(shù)選型：對開發(fā)、測試等后續(xù)步驟進行技術(shù)選擇，主要包括建模語言、開發(fā)語言、開發(fā)工具、測試框架等技術(shù)的選擇，在建模時對工業(yè)知識進行抽象形成模型，這里需要考慮使用合適的建模語言，如通信、信息、數(shù)據(jù)擬合等偏向信息領(lǐng)域可以選擇Julia，如汽車發(fā)動機的設(shè)計仿真、直升機起落架的設(shè)計仿真、核電廠蒸汽發(fā)生器等偏向系統(tǒng)建模的可以選擇Modelica。針對基于系統(tǒng)建模的工業(yè)APP開發(fā)，在選擇編程語言時建議使用C++和Qt來進行界面開發(fā)，開發(fā)工具一般使用MicrosoftVisualStudio2017，也可以使用QtCreater。APP生命周期開發(fā)實現(xiàn)：在這一階段，開發(fā)團隊根據(jù)設(shè)計階段的規(guī)劃開始編寫代碼。開發(fā)人員使用選定的編程語言和工具，實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能模塊，并進行單元測試。在開發(fā)實踐中用戶可采用C++語言，QT框架進行界面設(shè)計，調(diào)用Sysplorer.SDK實現(xiàn)功能。較一般的軟件開發(fā)實現(xiàn)，工業(yè)APP的開發(fā)需要增加系統(tǒng)建模仿真環(huán)節(jié)，即使用Sysplorer軟件構(gòu)建對應(yīng)的系統(tǒng)模型，比如開發(fā)車輛設(shè)計APP，在此步驟中就需要開發(fā)對應(yīng)的車輛模型。APP生命周期測試驗證：在這個階段，對開發(fā)的軟件進行系統(tǒng)測試和驗證，以確保其功能的正確性和質(zhì)量。包括單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試和驗收測試等。應(yīng)用改進：在軟件開發(fā)完成并通過測試后，將其部署到目標環(huán)境中，以供最終用戶使用。這包括安裝、配置、培訓(xùn)用戶等活動。應(yīng)用過程中用戶會逐步提出改進建議，開發(fā)人員再從軟件的易用性、穩(wěn)定性等方面對工業(yè)APP進行迭代升級與優(yōu)化。APP開發(fā)案例下面介紹開發(fā)一個簡單的Juila函數(shù)庫MyExample的案例。該案例編寫函數(shù)模擬實現(xiàn)勾股定理，并使用該函數(shù)計算給定直角三角形的斜邊長。函數(shù)庫構(gòu)建：開發(fā)人員主要基于Julia語言開發(fā)函數(shù)庫，該函數(shù)庫中共編寫了3個函數(shù)：greet、domath、pythagoras，分別展示了用不同方法對函數(shù)庫進行開發(fā)，并演示如何為函數(shù)添加幫助說明，如何編寫一個函數(shù)的項目文件。相關(guān)代碼詳見本書配套資源包中的MyExample。APP開發(fā)案例查看函數(shù)簡要說明APP開發(fā)案例APP開發(fā)：用戶可以利用多種主流的圖形應(yīng)用開發(fā)平臺（PyQt、C++/Qt、JavaScript等）開發(fā)APP。APP開發(fā)具體過程包括搭建開發(fā)環(huán)境、集成APPSDK、開發(fā)GUI界面、開發(fā)業(yè)務(wù)邏輯、開發(fā)讀寫Syslab變量、開發(fā)調(diào)用Syslab函數(shù)，從而實現(xiàn)與科學(xué)計算環(huán)境的數(shù)據(jù)交互，調(diào)用科學(xué)計算環(huán)境的函數(shù)和算法。APP開發(fā)案例APP測試驗證：APP開發(fā)完成后的測試驗證工作，包括開發(fā)者自測試和專業(yè)測試。本案例側(cè)重于開發(fā)者自測試，包括兩個測試場景，場景1為打樁測試，即不依賴于科學(xué)計算環(huán)境，通過打樁測試實現(xiàn)APP的獨立測試，驗證APP自身的功能；場景2為與科學(xué)計算環(huán)境的集成測試。APP開發(fā)案例APP打包：APP打包遵循具體APP開發(fā)環(huán)境要求，打包好的APP需要獨立可運行，無須再另外安裝軟件或執(zhí)行其他的操作。APP安裝與運行：APP打包好后，將APP安裝和集成到科學(xué)計算環(huán)境中，實現(xiàn)APP的可查詢、可運行、可管理。APP安裝和卸載都是在MWORKS.Syslab中操作，APP安裝成功后才能在MWORKS.Syslab平臺中查詢到APP信息，用戶可以在MWORKS.Syslab中啟動使用APP。曲線擬合工業(yè)APP開發(fā)實踐03科學(xué)計算類工業(yè)APP架構(gòu)設(shè)計界面層設(shè)計界面層概述界面層采用Qt框架，構(gòu)建直觀用戶界面，支持變量顯示、算法選擇與曲線展示。變量顯示區(qū)域設(shè)計靈活的變量顯示模塊，實時更新，便于用戶監(jiān)控計算過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)變化。擬合算法選擇提供多樣化的擬合算法選項，用戶可根據(jù)需求輕松切換，實現(xiàn)個性化定制。曲線顯示界面動態(tài)曲線展示功能，即時反饋擬合效果，增強用戶體驗，輔助數(shù)據(jù)分析與決策?？茖W(xué)計算類工業(yè)APP架構(gòu)設(shè)計功能層實現(xiàn)核心功能集成功能層集成底層SDK接口，確保APP高效運作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與算法執(zhí)行。數(shù)據(jù)交互保障通過SDK獲取MWORKS.Syslab工作區(qū)變量，保證數(shù)據(jù)實時同步與準確性。算法調(diào)用機制支持多種擬合算法選擇，用戶界面與底層算法無縫對接，提升用戶體驗。穩(wěn)定性與效率優(yōu)化功能層設(shè)計，確保APP在復(fù)雜計算任務(wù)下保持穩(wěn)定與高效?？茖W(xué)計算類工業(yè)APP架構(gòu)設(shè)計Syslab.SDK層接口API接口概覽Syslab.SDK層提供關(guān)鍵API，如獲取工作區(qū)變量列表、變量值等，確保APP與MWORKS.Syslab平臺無縫通信。通信機制利用API接口，APP能實時讀取、更新MWORKS.Syslab工作區(qū)數(shù)據(jù)，支持動態(tài)曲線繪制等功能。接口調(diào)用示例通過調(diào)用特定API，如getVariableList(),getVariableValue(),實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，增強APP功能性與靈活性。開發(fā)環(huán)境準備與工程搭建環(huán)境配置01軟件安裝安裝VisualStudio2017與Qt5.14.2，奠定開發(fā)基礎(chǔ)。02環(huán)境變量設(shè)置配置環(huán)境變量，確保開發(fā)工具路徑正確無誤。03開發(fā)工具兼容性檢查VisualStudio與Qt版本兼容性，避免潛在沖突。開發(fā)環(huán)境準備與工程搭建工程創(chuàng)建集成C++APPSDK新建Qt圖形應(yīng)用工程CurveFitTool，集成C++APPSdk，確保與Syslab平臺通信交互無阻。工程命名工程命名為CurveFitTool，明確反映其功能定位，便于管理和識別。啟動參數(shù)處理設(shè)計機制，解析MWORKS.Syslab平臺啟動參數(shù)，用于APP初始化，保證無縫對接UI界面開發(fā)構(gòu)建直觀的用戶界面，支持數(shù)據(jù)輸入、模型選擇及結(jié)果可視化，提升用戶體驗。開發(fā)環(huán)境準備與工程搭建參數(shù)傳遞與UI設(shè)計APP啟動參數(shù)解析解析MWORKS.Syslab平臺啟動參數(shù)，用于APP初始化，確保與平臺無縫對接。UI界面設(shè)計采用Qt設(shè)計直觀界面，支持數(shù)據(jù)輸入、模型選擇與結(jié)果可視化。交互性增強設(shè)計用戶友好的交互元素，如按鈕、下拉菜單，提升用戶體驗。動態(tài)響應(yīng)機制實現(xiàn)界面動態(tài)更新，即時反映用戶操作與擬合結(jié)果變化。測試驗證打樁測試獨立數(shù)據(jù)構(gòu)造構(gòu)建與MWORKS.Syslab無關(guān)的測試數(shù)據(jù)集，確保APP核心功能獨立驗證。功能模塊驗證逐一測試APP各功能模塊，如數(shù)據(jù)輸入、模型選擇、結(jié)果展示等。代碼邏輯檢查審查打樁測試代碼，確認其邏輯正確性，保障測試的有效性和準確性。測試驗證集成測試01環(huán)境集成確保APP與科學(xué)計算環(huán)境無縫對接，驗證功能完整性。02功能驗證測試所有功能模塊，確認APP穩(wěn)定運行無異常。03數(shù)據(jù)交互檢查APP與MWORKS.Syslab數(shù)據(jù)交換的準確性與效率。04性能評估評估APP在高負載下的響應(yīng)速度與資源消耗。打包發(fā)布與管理APP打包遵循環(huán)境要求根據(jù)開發(fā)環(huán)境的具體需求，采用標準流程將CurveFitTool應(yīng)用程序封裝為獨立的可執(zhí)行文件。兼容性檢查確保打包后的APP能在不同操作系統(tǒng)版本上穩(wěn)定運行，進行多平臺兼容性測試。資源文件整合將所有依賴庫、圖標、幫助文檔等資源文件一并打包，保證用戶無需額外安裝即可使用。簽名與安全對APP進行數(shù)字簽名，增強安全性，確保用戶信任并順利通過系統(tǒng)安全檢測。打包發(fā)布與管理MWORKS.Syslab中的安裝與運行APP安裝流程在MWORKS.Syslab中，通過指定路徑導(dǎo)入已打包的APP，系統(tǒng)自動識別并完成安裝過程，實現(xiàn)無縫集成運行與管理用戶可在平臺內(nèi)直接啟動、停止或更新APP，同時監(jiān)控其運行狀態(tài)，確保高效穩(wěn)定的服務(wù)。功能訪問集成后的APP，用戶可通過MWORKS.Syslab的統(tǒng)一界面訪問所有功能，包括數(shù)據(jù)查詢、分析和管理，提升工作效率。打包發(fā)布與管理可視化管理APP安裝與啟動通過MWORKS.Syslab的APP管理入口，輕松完成APP的安裝與啟動，實現(xiàn)無縫集成與即時使用。編輯與卸載用戶可在管理界面直接編輯APP設(shè)置或卸載不再需要的APP，簡化維護流程。數(shù)據(jù)交互在MWORKS.Syslab中，便捷導(dǎo)入測試數(shù)據(jù)，實時獲取工作區(qū)數(shù)據(jù)，動態(tài)更新數(shù)據(jù)至工作區(qū)，支持高效的數(shù)據(jù)處理與分析。動態(tài)曲線展示利用可視化工具，動態(tài)繪制曲線，直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，增強用戶體驗與數(shù)據(jù)理解。打包發(fā)布與管理命令式管理初始化環(huán)境每次啟動MWORKS.Syslab命令行，需執(zhí)行init_syslabapp()初始化APP管理環(huán)境。APP生命周期控制通過命令行操作，實現(xiàn)APP的安裝、啟動、卸載、禁用和激活查詢APP狀態(tài)使用命令行查詢APP列表和特定APP的詳細信息，便于管理。高效管理策略掌握命令式管理，提升APP在MWORKS.Syslab中的部署與維護效率。謝謝第4章基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP2024.04MWORKSAPI與工業(yè)應(yīng)用開發(fā)基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP01主要內(nèi)容CONTENTS02系統(tǒng)建模仿真類工業(yè)APP的開發(fā)模式及關(guān)鍵點質(zhì)量彈簧阻尼APP開發(fā)實踐03基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP01概述系統(tǒng)建模仿真是一種廣泛用于工程、科學(xué)、醫(yī)療、經(jīng)濟等領(lǐng)域的方法，用于模擬和分析復(fù)雜系統(tǒng)的行為和性能。系統(tǒng)建模仿真的基本概念有系統(tǒng)模型、仿真、可視化建模、參數(shù)和輸入等系統(tǒng)模型：在系統(tǒng)建模仿真中，系統(tǒng)的行為被抽象為一個數(shù)學(xué)模型。這個模型包括了系統(tǒng)的組成部分、它們之間的相互作用、輸入和輸出。模型通常使用數(shù)學(xué)方程、圖表、狀態(tài)圖或其他形式來表示。概述系統(tǒng)建模仿真是一種廣泛用于工程、科學(xué)、醫(yī)療、經(jīng)濟等領(lǐng)域的方法，用于模擬和分析復(fù)雜系統(tǒng)的行為和性能。系統(tǒng)建模仿真的基本概念有系統(tǒng)模型、仿真、可視化建模、參數(shù)和輸入等仿真：仿真是通過運行系統(tǒng)模型來模擬系統(tǒng)的行為。這意味著在虛擬環(huán)境中模擬系統(tǒng)的運行，以觀察系統(tǒng)在不同條件下的響應(yīng)。仿真可以是離散事件仿真（如排隊系統(tǒng)）或連續(xù)仿真（如物理系統(tǒng)的運動）。概述系統(tǒng)建模仿真是一種廣泛用于工程、科學(xué)、醫(yī)療、經(jīng)濟等領(lǐng)域的方法，用于模擬和分析復(fù)雜系統(tǒng)的行為和性能。系統(tǒng)建模仿真的基本概念有系統(tǒng)模型、仿真、可視化建模、參數(shù)和輸入等可視化建模：系統(tǒng)建模仿真通常使用可視化建模工具，這些工具允許用戶創(chuàng)建系統(tǒng)模型，而無須編寫復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程。這有助于工程師和決策者更容易地理解系統(tǒng)的行為。概述系統(tǒng)建模仿真是一種廣泛用于工程、科學(xué)、醫(yī)療、經(jīng)濟等領(lǐng)域的方法，用于模擬和分析復(fù)雜系統(tǒng)的行為和性能。系統(tǒng)建模仿真的基本概念有系統(tǒng)模型、仿真、可視化建模、參數(shù)和輸入等參數(shù)和輸入：在仿真中，您可以改變系統(tǒng)的參數(shù)和輸入，以了解系統(tǒng)在不同條件下的性能。這有助于進行故障排除、優(yōu)化和決策制定。概述系統(tǒng)建模仿真是一種強大的手段，用于理解和分析復(fù)雜系統(tǒng)，支持方案制定、性能評估和問題解決。它在各種領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，并有助于提高效率、降低成本和減少風(fēng)險?；谙到y(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP是指結(jié)合系統(tǒng)仿真和APP技術(shù)，針對某一個特定領(lǐng)域或者特定問題提供定制化的解決工具。比如，針對四驅(qū)的新能源車提供設(shè)計軟件，能夠在輸入一些關(guān)鍵參數(shù)下，計算車輛的關(guān)鍵指標。基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP特點：一是使用系統(tǒng)建模語言Modelica進行系統(tǒng)模型構(gòu)建，傳統(tǒng)的工業(yè)APP開發(fā)模式中業(yè)務(wù)相關(guān)的原理部分一般使用C++、Java等軟件編程語言來編寫。二是使用APP理念開發(fā)定制化的、專用化的應(yīng)用軟件。技術(shù)特點和優(yōu)勢傳統(tǒng)的工業(yè)APP構(gòu)建方式：一是工程師提供原理，開發(fā)人員實現(xiàn)另一種模式是工程師學(xué)習(xí)編程知識，然后自行進行工業(yè)APP開發(fā)基于系統(tǒng)建模仿真APP構(gòu)建方式：工程師使用建模語言（例如Modelica）來開發(fā)與業(yè)務(wù)相關(guān)的系統(tǒng)模型開發(fā)人員則通過調(diào)用系統(tǒng)建模仿真軟件來執(zhí)行模型的仿真計算技術(shù)特點和優(yōu)勢質(zhì)量彈簧APP：將一個彈簧一端固定在墻上，另外一端連接一個質(zhì)量塊，質(zhì)量塊跟地面和空氣的摩擦力統(tǒng)一抽象為一個阻尼系數(shù)，然后質(zhì)量塊施加一個力，觀察質(zhì)量塊的速度、位移?？梢钥焖傩薷馁|(zhì)量塊的質(zhì)量、彈簧的剛度、阻尼系數(shù)等參數(shù)，能夠快速得到質(zhì)量塊的速度、位移等信息質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)原理技術(shù)特點和優(yōu)勢質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)Modelica模型Sysplorer.SDKSysplorer.SDK（SoftwareDevelopmentKit）：指Sysplorer內(nèi)核層和平臺層對外提供的應(yīng)用開發(fā)工具包，是一系列程序接口、幫助文檔、開發(fā)范例、實用工具的集合。特點和優(yōu)勢：可擴展性和可重用性穩(wěn)定的仿真內(nèi)核產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣泛應(yīng)用示例系統(tǒng)建模仿真的應(yīng)用場景：汽車制造：在汽車制造過程中，可以使用系統(tǒng)建模仿真技術(shù)對生產(chǎn)線進行優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如，可以使用仿真技術(shù)來模擬裝配流程、零部件的運輸和存儲等，以優(yōu)化生產(chǎn)線的布局和流程，提高裝配效率和質(zhì)量。物流管理：在物流管理領(lǐng)域，可以使用系統(tǒng)建模仿真技術(shù)來優(yōu)化物流網(wǎng)絡(luò)，減少物流成本，并提高物流服務(wù)水平。例如，可以使用仿真技術(shù)來模擬物流網(wǎng)絡(luò)的運行，以了解運輸量、運輸時間、庫存等數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化物流網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和運營策略。應(yīng)用示例系統(tǒng)建模仿真的應(yīng)用場景：電力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)中，可以使用系統(tǒng)建模仿真技術(shù)對電網(wǎng)進行建模和仿真，以預(yù)測電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。例如，可以使用仿真技術(shù)來模擬電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以預(yù)測電網(wǎng)的故障和安全風(fēng)險，并提出優(yōu)化建議，以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。石油化工：在石油化工領(lǐng)域，可以使用系統(tǒng)建模仿真技術(shù)對生產(chǎn)過程進行建模和仿真，以優(yōu)化生產(chǎn)過程并提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如，可以使用仿真技術(shù)來模擬化工過程的運行狀態(tài)，以優(yōu)化反應(yīng)器的操作條件，提高反應(yīng)器的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用示例系統(tǒng)建模仿真的應(yīng)用場景：醫(yī)療領(lǐng)域：在醫(yī)療領(lǐng)域，可以使用系統(tǒng)建模仿真技術(shù)對醫(yī)療服務(wù)進行建模和仿真，以提高醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和效率。例如，可以使用仿真技術(shù)來模擬醫(yī)療服務(wù)的流程和排隊等待時間，以優(yōu)化醫(yī)療服務(wù)的流程，提高患者的滿意度和醫(yī)療服務(wù)的效率。應(yīng)用示例基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用場景：制造業(yè)生產(chǎn)線優(yōu)化：通過建模和仿真工具，制造業(yè)可以優(yōu)化生產(chǎn)線，包括流程、資源和工人，以提高生產(chǎn)效率；質(zhì)量改進：建模仿真可用于模擬不同質(zhì)量控制策略，以改進產(chǎn)品質(zhì)量庫存管理：仿真可以幫助制造商確定最佳庫存水平，以減少庫存成本和避免過量庫存航空和航天飛行仿真：用于模擬飛行操作，培訓(xùn)飛行員和評估飛機性能。航天任務(wù)規(guī)劃：建模仿真工具可以幫助規(guī)劃和優(yōu)化太空任務(wù)，包括軌道設(shè)計和飛行路徑規(guī)劃。應(yīng)用示例基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用場景：船舶和海運船舶航行仿真：用于模擬船舶航行，改進導(dǎo)航和航線規(guī)劃。船舶動力系統(tǒng)優(yōu)化：通過仿真來優(yōu)化船舶動力系統(tǒng)，以提高燃油效率。汽車制造：生產(chǎn)線仿真：用于模擬汽車生產(chǎn)線的運作，以改進流程和資源分配。車輛碰撞仿真：用于評估汽車碰撞的安全性，改善車輛設(shè)計。應(yīng)用示例基于系統(tǒng)建模仿真的工業(yè)APP開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用場景：物流和供應(yīng)鏈：供應(yīng)鏈優(yōu)化：建模仿真可用于模擬整個供應(yīng)鏈，以改進庫存管理和運輸策略。物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：幫助設(shè)計物流網(wǎng)絡(luò)，確定最佳分銷中心和運輸路徑。醫(yī)療設(shè)備制造：醫(yī)療設(shè)備仿真：用于模擬醫(yī)療設(shè)備的性能和功能，改進設(shè)計和維護。醫(yī)院流程優(yōu)化：仿真可用于優(yōu)化醫(yī)院流程，提高病人護理效率。應(yīng)用示例工業(yè)APP案例：車輛設(shè)計驗證工業(yè)APP：應(yīng)用示例工業(yè)APP案例：頻率掃動工業(yè)APP：應(yīng)用示例工業(yè)APP案例：模型試驗設(shè)計工具箱工業(yè)APP：系統(tǒng)建模仿真類工業(yè)APP的開發(fā)模式及關(guān)鍵點02APP運行架構(gòu)Sysplorer.SDK提供了多種模型相關(guān)操作API，并提供相關(guān)Qt圖形界面供用戶使用，用戶利用C++/Qt圖形應(yīng)用開發(fā)平臺來開發(fā)APP，可實現(xiàn)一個帶界面交互操作的、專業(yè)設(shè)計的仿真類型APP。APP運行架構(gòu)APP層：負責(zé)開發(fā)GUI圖形用戶界面和APP的業(yè)務(wù)邏輯。用戶可以使用主流的圖形應(yīng)用開發(fā)平臺（PyQt、C++/Qt、JavaScript等）來開發(fā)APP，并通過使用APPSDK來實現(xiàn)與Syslab平臺集成和通信。APP運行架構(gòu)APPSDK層：負責(zé)提供模型文件、參數(shù)操作、屬性獲取、元素及屬性判定、屬性查找、編譯仿真、結(jié)果數(shù)據(jù)查詢、圖形組件類和系統(tǒng)配置共9類API供用戶完成仿真操作等一系列專業(yè)仿真APP。APP運行架構(gòu)Sysplorer層：若將APP編譯成exe類型，則可直接獨立運行，若將APP編譯成dll類型，并在插件中增加該工具，可依賴Sysplorer環(huán)境進行使用和打開。APP生命周期需求分析：這一階段旨在理解用戶的需求和期望，確定軟件系統(tǒng)的功能和特性。開發(fā)團隊與用戶和利益相關(guān)者進行溝通，收集和分析需求，以便明確軟件開發(fā)的目標和范圍。在進行工業(yè)APP需求分析過程中，工業(yè)APP的開發(fā)過程通常需要更深入的領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，以滿足工業(yè)領(lǐng)域的特殊需求。因此，需求分析階段需要更多與行業(yè)專家的合作，以確保APP滿足專業(yè)性要求。APP生命周期方案設(shè)計：在這個階段，根據(jù)需求分析的結(jié)果，設(shè)計軟件系統(tǒng)的架構(gòu)和各個組件之間的關(guān)系。這包括制定APP的結(jié)構(gòu)、模塊劃分、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、用戶界面設(shè)計等。這個設(shè)計過程中，因為工業(yè)APP要求簡潔、易用，所以用戶界面需要簡潔易用，以滿足操作員和工程師的需求。界面設(shè)計需要更多關(guān)注于用戶友好性，以確保用戶可以高效操作。因為需要調(diào)用Sysplorer的API，所以在進行架構(gòu)時需要分層次、分模塊。APP生命周期技術(shù)選型：對開發(fā)、測試等后續(xù)步驟進行技術(shù)選擇，主要包括建模語言、開發(fā)語言、開發(fā)工具、測試框架等技術(shù)的選擇，在建模時對工業(yè)知識進行抽象形成模型，這里需要考慮使用合適的建模語言，如通信、信息、數(shù)據(jù)擬合等偏向信息領(lǐng)域可以選擇Julia，如汽車發(fā)動機的設(shè)計仿真、直升機起落架的設(shè)計仿真、核電廠蒸汽發(fā)生器等偏向系統(tǒng)建模的可以選擇Modelica。針對基于系統(tǒng)建模的工業(yè)APP開發(fā)，在選擇編程語言時建議使用C++和Qt來進行界面開發(fā)，開發(fā)工具一般使用MicrosoftVisualStudio2017，也可以使用QtCreater。APP生命周期開發(fā)實現(xiàn)：在這一階段，開發(fā)團隊根據(jù)設(shè)計階段的規(guī)劃開始編寫代碼。開發(fā)人員使用選定的編程語言和工具，實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能模塊，并進行單元測試。在開發(fā)實踐中用戶可采用C++語言，QT框架進行界面設(shè)計，調(diào)用Sysplorer.SDK實現(xiàn)功能。較一般的軟件開發(fā)實現(xiàn)，工業(yè)APP的開發(fā)需要增加系統(tǒng)建模仿真環(huán)節(jié)，即使用Sysplorer軟件構(gòu)建對應(yīng)的系統(tǒng)模型，比如開發(fā)車輛設(shè)計APP，在此步驟中就需要開發(fā)對應(yīng)的車輛模型。APP生命周期測試驗證：在這個階段，對開發(fā)的軟件進行系統(tǒng)測試和驗證，以確保其功能的正確性和質(zhì)量。包括單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試和驗收測試等。應(yīng)用改進：在軟件開發(fā)完成并通過測試后，將其部署到目標環(huán)境中，以供最終用戶使用。這包括安裝、配置、培訓(xùn)用戶等活動。應(yīng)用過程中用戶會逐步提出改進建議，開發(fā)人員再從軟件的易用性、穩(wěn)定性等方面對工業(yè)APP進行迭代升級與優(yōu)化。APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（1）SDK安裝APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（2）SDK目錄介紹APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（3）SDK開發(fā)環(huán)境目前Sysplorer.SDK僅支持Windows操作系統(tǒng)，支持Win7、Win10和Win11；由于Sysplorer是由VS2017編譯出來的庫，所以建議使用VS2017作為IDE。對應(yīng)界面開發(fā)，推薦使用與Sysplorer.SDK保持一致，都使用Qt。類型環(huán)境操作系統(tǒng)Win7SP1及以上版本QtQt5.14.2x86或x64版本IDEMicrosoftVisualStudio2017（簡稱VS2017）IDE插件VS2017的Qt開發(fā)插件APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（4）新建工程APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（5）輸出目錄配置輸出目錄配置如圖所示，將輸出目錄配置到安裝的SDK路徑的bin目錄：$(MWBin)$(Configuration)將MWBin替換為實際SDK對應(yīng)路徑：SDK安裝路徑\bin\win_msvc2017x64APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（6）附加包含目錄配置附加包含目錄配置如圖所示，包含目錄添加SDK的include與interface目錄：.\GeneratedFiles.$(QTDIR)\include.\GeneratedFiles\$(ConfigurationName)$(QTDIR)\include\QtCore$(QTDIR)\include\QtGui$(QTDIR)\include\QtWidgets$(MWInclude)$(MWInclude)\boost161$(MWInterface)$(MWInterface)\modelica_services$(MWInterface)\common_kitsMWInclude——SDK安裝路徑/includeMWInterface——SDK安裝路徑/interfaceAPP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（6）附加包含目錄配置APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（6）附加包含目錄配置APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（7）鏈接庫依賴項配置鏈接庫依賴項配置如下圖所示，依賴庫目錄添加SDK的bin\lib與文件輸出目錄$(OutDir)$(QTDIR)\lib$(MWBin)\libAPP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（7）鏈接庫依賴項配置APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（7）鏈接庫依賴項配置APP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（8）附加依賴項配置Debug下的附加依賴項設(shè)置為：qtmaind.libQt5Cored.libQt5Guid.libQt5Widgetsd.libmw_develop_d.libmodelica_compiler_d.libmw_graphics_view_d.libmw_class_manager_d.libmw_global_d.libmw_help_d.libmw_sim_inst_d.libmw_sim_plot_d.libmodel_var_tree_d.libmw_develop_d.libAPP開發(fā)流程APP的開發(fā)流程包括系統(tǒng)模型構(gòu)建開發(fā)環(huán)境的部署、系統(tǒng)模型構(gòu)建、APP開發(fā)、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發(fā)環(huán)境部署：（8）附加依賴項配置附加依賴項配置如下圖所示，Release下的附件依賴項設(shè)置為:qtmain.libQt5Core.libQt5Gui.libQt5Widgets.libmw_develop.libmodelica_compiler.libmw_graphics_view.libmw_class_ma