工业正向设计体系是一套基于模型的系统工程体系，而整个MBSE体系架构会涉及到众多模型，如需求模型、设计模型、仿真模型等，如何有效直观地可视化展示各个阶段模型数据，辅助工程师进行正向设计决策，是当前工业正向设计体系的一大难题。而随着数字孪生场景的不断细化落地，如何真实高效地描述和映射物理产品，同样也是当前数字孪生领域急迫需要解决的问题。这些都与模型数据可视化及封装技术息息相关。

一、产品数字模型可视化集成封装

产品正向设计过程从需求设计、功能设计、物理设计到各阶段逐级验证，每个阶段都可以借助可视化手段辅助工程师进行设计决策，尤其是在物理设计和性能指标验证阶段。而产品数字化模型可视化集成封装，是从工业产品问题对象出发，基于统一建模开发环境进行数字化建模形成标准化数学模型，通过可视化集成封装环境实现组态可视化插件与模型参数的关联映射和封装发布，最后通过分布式调度运行环境实现可视化封装模型的智能运行调度。

图 1产品数字化模型可视化封装过程示意图

二、可视化集成仿真环境

可视化集成仿真环境ViSim是基于异构设计仿真工具的一体化集成融合技术和可视化组态插件关联技术实现工业产品数字化模型集成封装发布运行的一体化应用环境。为满足异构设计仿真模型可视化集成封装的需求，在考虑集成封装通用功能的前提下，采用模块化、插件式系统架构模式，支持用户对当前不支持的模型封装以插件的形式进行扩展。

图 2可视化集成仿真环境整体框架结构示意图

集成封装主环境(AutoWrapFrame)：模型集成封装的主要应用环境，支持用户进行参数文件导入、参数选取识别、调用程序选择、绑定界面选择、试运行等。

界面搭建主环境(AutoDesianerFrame)：用户通过拖拽方式实现UI界面的自定义搭建，便于后续实现参数数据与UI控件的动态绑定。

程序调用插件(ExeIntegratePlugin)：不同的程序支持执行不同的程序调用插件来识别程序启动路径和带参数驱动方式。

数据抽取插件(DataExtractPlugin)：不同的模型支持执行不同的数据抽取插件来自动化识别输入、输出文件中的参数。当前针对主流商业工具模型都能够实现快速化数据别与驱动。

组件可视插件(ComponentVisualPlugin)：参数数据支持以不同的界面展示形式进行动态展现，通过组件可视插件完成绑定参数数据的动态可视化展示。主要包括二维曲线、三维模型、工业云图、行业仪表等可视化插件。

图 3可视化集成仿真环境整体运行逻辑示意图

三、相关案例介绍

3.1螺旋桨快速设计系统

以性能仿真驱动螺旋桨设计，通过干湿模态、强度特性、敞水性能、自航性能等模拟，实现设计螺旋桨的快速评判校核，并结合优化技术实现螺旋桨设计方案选型。系统基于ViSim框架构建，运行曲线图表插件实现敞水性能曲线的动态绘制；运用三维模型构型插件实现螺旋桨基于剖面型值点的快速三维模型构型；运用仿真云图可视化插件实现模态振型、应力分布、流场分布的直观展示。

图4螺旋桨快速设计系统封装示意图

3.2振动虚拟实验系统

针对设备要进行抗震过程的需求，构建一套模拟试验过程的虚拟可视化系统，实现面向振动实验过程（包括模态、谐响应、地震谱、冲击等）的动态模拟与可视化呈现。系统通过ViSim基础框架进行扩展集成开发，结合三维模型可视化渲染插件、实验过程仪表数据可视化插件等辅助用户决策设备振动特性是否满足设计要求。

图5 振动虚拟实验系统示意图