一、技术背景

对于复杂电子系统产品设计领域来说，设计往往不但涉及电路、电磁场、粒子运动学科, 而且还涉及到部位安排、结构设计、强度与疲劳分析、热分析、半实物测试与调校等，同时设计过程是一个不断迭代反馈的过程，设计过程中不但需要大量的领域知识、专家经验和技巧, 还要进行大量的科学计算和分析。虽然现有的某个仿真工具可以有效辅助产品某个功能单元的设计开发，能够很好地解决大部分单领域的分析评估问题，但对于涉及到多领域知识的复杂系统（整个产品或其某个复杂子系统）仿真支持不够，缺少了多学科之间的约束和交互，忽略了各学科之间的联系，将会造成系统整体性和相关性的丢失。一个复杂的仿真任务可能需要多个学科领域的仿真软件相互协作共同完成，因此仿真工具之间相互协同的需求开始逐渐变得强烈。

 在互联网环境下的信息社会中, 研制活动的群体性、交互性、分布性和协作性更为显著，业界必须采用新一代设计平台技术，才能突破现有“技术瓶颈”和信息“孤岛”。 电子产品设计领域的重要发展趋势之一，是将多学科设计、分析、优化集成为一个大系统平台，为多学科分析、设计、优化提供强有力的过程集成工具，最大限度地发挥已有商业CAD、EDA软件工具的效能，保证新设计的复杂产品具有综合最优的高性能和高效能，同时可极大地缩短设计研制时间。

多领域协同设计技术倾向于采用云分布产品设计模式，不是仅仅支持单人、单机器、相同地点的设计，而是支持多人、多机器、不同地点的设计交流。协同工具将 EDA软件包含在其中，通过标准接口对EDA系统进行调用与数据交互。这种云分布协同设计模式支持多种类型的协作，集成了众多协作功能，提高了系统的通用性；另一方面增强了系统的开放性、扩充能力和可伸缩性，便于集成现有应用和开发新的应用，满足用户的特殊需求，可有效解决系统通用性和用户特殊需要之间的矛盾。

二、多领域协同仿真技术

多领域协同仿真技术将与面向不同学科领域的仿真工具结合起来，共同构成一个统一的仿真系统，对整系统进行全性能仿真，可以充分发挥仿真工具各自的优势，同时还可以加强不同领域开发人员之间的协调与合作。协同仿真技术充分发挥了多领域仿真工具的优势，体现了不同分系统间的联系，相对于单领域仿真方式更具有系统性和合理性，仿真结果的置信度也更高。

根据指导思想不同，协同仿真模式可分为基于统一语言和基于接口两大类。前者旨在通过提供一种统一的仿真语言，来实现面向不同应用领域的建模、仿真、控制和验证。这种方法虽具有一定的理论研究价值，但由于它无法很好地兼容既有的模型和软件，缺乏必要的商业支持，目前还不适合应用到复杂产品设计过程中。后者通过提供（或构建）统一的接口标准，来实现不同仿真应用之间的信息交互，现有的仿真软件只需要对自身的信息交互接口进行改造和封装，无需对内部具体的算法和实现机制进行改动。这种模式以仿真运行过程中实时的信息交互为出发点，突出了对现有仿真资源的继承和重用，相对第一种模式具有更好的适用性和可行性，是目前产品制造领域协同仿真的主要研究方向。

为了支持基于协同仿真的产品设计过程的顺利进行, 需要为其提供一个底层的支撑平台。协同仿真平台从全局的角度出发，规划和协调协同仿真过程中各部分之间的关系，使其构成一个有机的整体，实现整个开发过程的信息集成和资源共享。平台可以对复杂产品协同设计开发过程中各种涉及整体的问题进行统一规定，如采用的标准/规范 /协议、网络与数据库结构、系统集成技术和集成方法、系统运行模式等等。在平台的支持下, 多领域的开发人员/团队可以对设计方案提供快速的反馈，同时允许基于一定规则约束对设计方案作出相应的调整。因此，协同仿真平台提供了一个无缝的仿真环境，可以对设计方案、研制过程、进行分布的、实时的仿真和评估。

分析评估及决策是仿真的重要组成部分，由于多领域协同仿真侧重于从全局角度对设计方案进行仿真分析，通常会涉及多个目标，即在满足产品行为要求的前提下，针对多个往往互相矛盾（冲突）的产品性能指标，如何评估某设计是否最优。因此，基于多目标优化的仿真评估, 直接关系到协同仿真的应用效果。通常对于大量的仿真数据进行分析评估，需要借助于数据挖掘理论和工具。此外，专家系统和决策支持系统的相关联理论，也可以为基于多目标优化的仿真评估提供支持。

三、多领域协同优化技术

协同优化技术是多学科设计优化技术之一，多学科设计优化技术是充分探索和利用工程系统中相互作用的协同机制、考虑各学科（子系统）之间的相互作用、从整个系统的角度优化设计复杂产品的一种新的工程设计方法。多学科设计优化技术的实质是利用优化原理为产品的全寿命周期设计提供理论基础和实施方法, 这与并行工程的思想非常接近。关键核心技术包括：多学科优化策略、响应面近似技术、全局并行优化技术等。

多学科优化策略（或称之为MDO高层算法），包括多学科可行法、单学科可行法、协同优化法、并行子空间优化法和双层集成系统分析法等。其中，协同优化法是在一致性约束优化方法基础上提出的一种多级MDO算法，其特点是消除了复杂的系统分析，各个子系统能并行地进行分析和优化，其算法结构与现有的设计分工、专业分工的组织形式相吻合，是被普遍应用的算法。