第1章工業應用概述MWORKSAPI與工業應用開發工業應用的定義和內涵01主要內容CONTENTS02基于科學計算與系統仿真的工業應用技術MWORKS開放平臺架構03科學計算API及其技術架構04建模仿真API及其技術架構05工業應用的定義和內涵01工業應用的定義工業應用工業應用是基于松耦合、組件化、可重構、可重用思想，面向特定工業場景，旨在解決具體的工業問題。通過平臺的技術引擎、資源、模型和業務組件，工業應用將工業機理、技術、知識、算法與最佳工程實踐組織起來，形成一種應用程序。工業應用的特點系統化組織、模型化表達、可視化交互、場景化應用、生態化演進工業應用的定義屠龍

刀倚天劍工業應用是一種特殊的工業應用程序，承載了解決特定問題的具體業務場景、流程、數據與數據流、經驗、算法、知識等工業技術要素，每一個工業應用都是一些具體工業技術與知識要素的集合與載體。工業應用開發的三類主體三類主體IT人：負責軟件開發、測試和維護工業人員：提供行業特定的需求和問題解決方案數據科學家：基于對海量工業數據的處理分析和數據建模工業應用的國內外現狀《工業應用白皮書（2020）》截至2020年4月，重點工業互聯網平臺的平均工業應用數量為2329個由平臺自己開發的工業應用平均數為622個，由其他企業或用戶上傳的工業應用平均數為1707個一般平臺的工業應用平均數量為132個由平臺自己開發的工業應用平均數為99個工業應用的國內外現狀《工業應用白皮書（2020）》工業應用的國內外現狀工業應用環節分布工業應用的國內外現狀--工業應用生態系統中國航發集團商發公司基于民用航空發動機研發設計體系，將工業應用作為今后企業數字化轉型的關鍵，構建了完整的民用航空發動機研發應用體系，經過幾年的積累，已經開發出航空發動機研發設計不同專業領域的600多個工業應用支撐發動機研發設計鄭州機械研究所開發了一系列齒輪系列工業應用，涵蓋齒輪研發的全流程設計、校核及分析等業務。這些工業應用可以改變傳統的齒輪研發方式，提高齒輪研發效率及產品質量，為齒輪設計行業提供應用。工業應用的國內外現狀--工業應用生態系統航天云網基于多年在航天領域的積累和央企的技術優勢，積極完善工業應用生態。目前，該生態系統形成涵蓋研發設計、生產制造、經營管理和運維服務等全生命周期2000多款工業應用。這些工業應用能夠幫助企業提高效率、降低成本，提高產品質量。在這個生態系統中，用戶可以方便地找到所需的工業應用，并根據自己的需要進行使用，使得生產過程更加智能化、高效化、可持續化。工業應用的國內外現狀美國GE的Predix平臺Predix平臺已經在全球部署了四個數據中心，裝備了超過1000萬個傳感器，每天采集超過5000萬條數據。Predix采用多租戶“封閉式社區”模型，確保云租戶屬于工業生態系統工業應用的國內外現狀德國西門子的MindSphere平臺MindSphere是一款基于云的操作系統，支持全球訪問基于云的應用程序和解決方案，并通過在邊緣或云端執行高級流分析，快速跟蹤關鍵和非關鍵流程的洞察力。通過將物聯網數據與來自PLM、CRM、ERP、SCM、SLM和MES系統的信息相結合和分析，MindSphere可以為用戶提供新的見解，訪問基于工業的應用程序，并從物聯網收集的大量數據中獲得即時價值。工業應用的發展趨勢趨勢1：線下定制向線上模式轉變線下定制開發的模式正在向“平臺+軟件”的線上模式轉變。這為工業應用的開發和流通帶來了新的機遇。海爾COSMOPlat作為一家領先的工業互聯網平臺，已經構建了一個以大規模定制為主線的開放生態體系。這個體系不僅包含了門戶、開發者平臺、應用市場等基礎設施，還設立了開源社區和應用用戶自主配置中心CUBA等高級服務，為工業應用的開發、流通和應用提供全流程賦能。工業應用的發展趨勢趨勢2：開發者社區成為工業應用開發主要推動力在開放的第三方開發方式下，工業應用開發已不再局限于平臺運營者和客戶，而是可以吸引更多有創造力和想象力的開發者加入其中，從而為工業應用的發展注入新的活力。阿里云推出的“物聯網創客計劃”，就是鼓勵開發者基于阿里云IoT平臺，構建更加智能、高效的工業應用解決方案。該計劃為開發者提供了云資源、技術支持和市場推廣等服務，吸引了大量有創意的開發者加入其中，共同開發出了許多優秀的工業應用解決方案。工業應用的發展趨勢趨勢2：開源為工業應用提供基礎、部署和技術支持首先，開源技術提供了工業應用開發的基礎和支持，這使得開發者可以利用這些成熟的技術來快速搭建自己的應用。在工業應用的部署和運維過程中，開源技術可以幫助開發者更加輕松地部署、管理和監控應用程序。開源技術還可以提供持續的技術支持，這意味著開發者可以獲取來自全球開發者社區的技術支持和維護。工業應用的發展趨勢趨勢3：工業企業逐漸成為工業應用開發一大主體工業企業具備豐富的行業經驗和資源，可以更好地理解行業內部的需求和發展趨勢。工業企業在應用開發中擁有更多的技術優勢和資源，可以更好地掌握應用開發的核心技術，提升應用的質量和性能。工業應用的發展趨勢趨勢4：結合應用所產生的大數據實現應用優化大數據還可以幫助企業更好地理解自己的業務和生產過程，從而提高效率和質量。在工業應用的開發和應用過程中，企業越來越注重數據的收集和分析，充分利用數據的價值，實現應用優化和效率提升。工業應用的發展趨勢趨勢5：傳統工業軟件微服務化重構工業軟件在微服務化改造的推動下，逐漸向由一系列工業應用集組成的可解耦工業軟件轉變，這是工業應用開發的新趨勢。在傳統的工業軟件，如CAD、CAE、ERP、MES、設備管理、績效管理等，通過微服務化改造，變成了更加靈活、高效的工業應用，為工業生產提供了更為便捷的解決方案。工業應用的分類從業務環節和適用范圍兩個維度出發工業應用的分類按照業務環節分類研發設計類工業應用生產制造類工業應用運維服務類工業應用經營管理類工業應用工業應用的分類按照適用范圍分類基礎共性工業應用行業通用工業應用企業專用工業應用基于科學計算與系統仿真的工業應用技術02什么是科學計算科學計算是一項利用計算機技術來還原、預測和探索客觀世界運動規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、設計并行算法、開發應用程序以及進行模擬計算和分析計算結果等環節什么是科學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，進而建立相應的物理模型。在有了物理模型之后，科學家需要采用與其相適應的計算方法和算法，然后研制相應的應用程序來實現模型的計算和分析科學計算是一項高度復雜和多步驟的過程，需要科學家充分理解其研究對象，精通計算機技術，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仿真系統仿真也譯作系統模擬，泛指基于實驗或以訓練為目的，將原本真實或抽象的系統、事務、流程，建立成模型以表征其行為、功能等關鍵特性，并予以系統化與公式化，以便對關鍵特征做出模擬。仿真是使用模型來研究系統性能的過程。仿真模型是現有或擬建系統的數學邏輯形式，用于生成人工歷史和觀察該歷史模型，該模型構建了描述系統的概念框架。基于科學計算與系統仿真的工業應用發展意義工業應用的價值基于科學計算與系統仿真的工業應用發展意義工業應用是我國發展工業軟件的新路徑工業應用可以促進地方經濟發展工業應用是促進企業數字化轉型的有效手段基于科學計算與系統仿真的工業應用發展意義工業應用的應用可以改善企業效益工業應用可以實現個人價值MWORKS科學計算和系統仿真MWORKS平臺是一款基于建模規范Modelica的系統建模仿真軟件，它全面支持各種基礎數學、函數及矩陣計算，具備微分代數方程、插值運算、概率與統計算法、邏輯運算等數學運算模型針對大規模復雜的數學計算問題，同元軟控推出了科學計算環境MWORKS.Syslab，通過與同元軟控系統建模仿真環境MWORKS.Sysplorer的一體化集成，形成完整的科學計算與系統建模仿真底座平臺MWORKS科學計算和系統仿真該平臺還提供一個支持腳本開發和調試的環境，通過腳本驅動系統建模仿真環境，實現科學計算與系統建模仿真過程的自動化運行。該平臺還提供一個面向現代信息物理融合系統的設計、建模與仿真環境，支持基于模型的CPS開發。MWORKS科學計算和系統仿真MWORKS.Syslab與MWORKS.Sysplorer的雙向深度融合，形成新一代科學計算與系統建模仿真平臺，支持信息物理系統的一體化研制以及各類設計與分析活動，其提供的核心功能：交互式編程環境科學計算函數庫計算可視化圖形庫開發與管理中文幫助系統系統建模環境編譯分析環境求解計算環境實時代碼生成后處理環境擴展接口謝謝第2章MWORKS平臺及API簡介2024.04MWORKSAPI與工業應用開發MWORKS開放平臺架構01主要內容CONTENTS02科學計算API及其技術架構建模仿真API及其技術架構03MWORKS開放平臺架構01MWORKS系列產品科學計算與系統建模仿真平臺MWORKS由四大系統級產品及系列擴展工具箱和模型庫組成。MWORKS系列產品系統架構設計環境MWORKS.Sysbuilder提供需求架構-功能架構-邏輯架構建模功能與專業設計、系統集成、方案評估功能，支持用戶開展方案論證并實現基于模型的系統設計與驗證閉環系統建模仿真環境MWORKS.Sysplorer提供物理系統建模、編譯分析、仿真求解、后處理功能以及豐富的擴展接口，支持用戶開展產品多領域物理模型開發、虛擬集成、多層級方案仿真驗證、方案分析優化，并進一步為產品數字孿生模型的構建與應用提供關鍵支撐MWORKS系列產品科學計算環境MWORKS.Syslab提供科學計算編程、編譯、調試和繪圖功能，內置矩陣等數學運算、符號計算、曲線擬合、優化及繪圖函數庫，支持用戶開展科學計算、數據分析、算法設計，并進一步支持信息物理融合系統的計算與仿真協同建模與模型數據管理環境MWORKS.Syslink提供協同建模、模型管理、在線仿真和數據安全管理功能，為系統研制提供基于模型的在線計算與仿真協同環境。打破單位與地域障礙，支持團隊用戶開展跨層級的協同仿真，為各行業的數字化轉型全面賦能MWORKS.Syslab與科學計算Syslab支持多范式統一編程，簡約與性能兼顧，內置通用編程、數學、符號數學、曲線擬合、信號處理、通信等函數庫；用于科學計算、數據分析、算法設計、機器學習等領域，并通過內置豐富的圖形進行數據可視化MWORKS中開發模塊的方式有SyslabFunction與SyslabFIM兩種MWORKS.Syslab與科學計算SyslabFunction是一種將外部語言（C/C++、Julia、Python）函數封裝為Modelica函數模塊的機制。SyslabFunction基于Modelica外部函數語義實現，在數據映射、接口模塊和工具功能方面都做了增強。MWORKS.Syslab與科學計算SyslabFunction包含SyslabGlobalConfig與SyslabFunction兩個模型SyslabGlobalConfig：用于為系統中的Julia函數提供全局聲明，例如導入包或聲明全局變量。SyslabFunction：用于嵌入Julia函數，并將SyslabFunction模塊的輸入和輸出數據指定為參數和返回值。系統仿真每推進一步都會調用該Julia函數。SyslabGlobalConfig初始化示意圖SyslabFunction函數編輯示意圖MWORKS.Syslab與科學計算系統包含時間聯系、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，這種系統模塊屬于物理系統，此時應采用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FMI接口，并將其導出FMU，進一步封裝為系統模塊MWORKS.Sysplorer與系統建模MWORKS.Sysplorer是新一代多領域工程系統建模、仿真、分析與優化通用CAE平臺，基于多領域統一建模規范Modelica，提供了從可視化建模、仿真計算到結果分析的完整功能MWORKS.Sysplorer與系統建模MWORKS.Sysplorer功能特征多工程領域的系統建模多文檔多視圖建模環境多種形式建模支持可定制的模型庫物理單位推導與檢查仿真代碼自動生成結果分析與后處理硬件在線仿真良好的可擴展性MWORKS.Sysplorer與系統建模MWORKS.Sysplorer應用領域MWORKS.Sysplorer平臺提供的基礎元器件模型庫覆蓋了機械、電子、控制、熱力學、電磁等學科領域，并通過了實驗驗證車輛動力學庫異步電機模型庫航空液壓模型庫MWORKS.Sysplorer與系統建模MWORKS工具箱簡介依托MWORKS平臺軟件,提供過程集成、試驗設計與優化、PHM、VV&A、半物理、聯合仿真及數據可視化等豐富的實用工具箱，滿足多樣化的數字化設計、分析、仿真及優化需求。MWORKS.Sysplorer/FMI聯合仿真MWORKS.Sysplorer/分布式聯合仿真MWORKS.Sysplorer/插件與API三維CAD模型轉換工具KineTransMWORKS開放平臺架構“MWORKS平臺”從底層算法到上層應用均采用完全開放策略，提供開放的系統架構，定義了一套科學計算與系統建模仿真平臺架構和接口標準化方案，支持開發者基于統一的接口規范，以一致的方式開發函數庫、模型庫和APP，實現平臺共建，豐富應用生態內核層平臺層應用層科學計算API及其技術架構02科學計算API及其技術架構科學計算環境平臺API支持對平臺的界面、業務邏輯、數據等不同層次接口調用，也支持APP的擴展開發和集成。按功能劃分為基礎API、數學API、圖形API、APP構建API科學計算API及其技術架構基礎API提供了科學計算最基礎的功能，包括命令行控制，科學計算語言基礎、平臺環境和設置操作、數據導入導出和分析的功能、以及外部語言接入和調用的功能。數學API提供科學計算核心的專業數學計算函數。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構APIAPP構建API提供APP開發、打包、部署、運行相關的功能。科學計算API及其技術架構輸入命令輸入命令指在Syslab中工作時可以發出創建變量和調用函數的命令科學計算API及其技術架構ans科學計算API及其技術架構環境和設置環境和設置API主要包括預設和設置科學計算API及其技術架構科學計算API及其技術架構數據導入和分析導入和導出數據包括大文件；預處理數據、可視化和瀏覽（1）數據導入和導出：文本文件和其他文件格式函數名說明read_serial_port從串行端口設備讀取數據write_serial_port將數據寫入串行端口設備科學計算API及其技術架構數據導入和分析導入和導出數據包括大文件；預處理數據、可視化和瀏覽（2）描述性統計量：范圍、集中趨勢、標準差、方差、相關性函數名說明maxk計算數組的k個最大元素median數組的中位數值mink計算數組的k個最小元素mode數組中出現次數最多的值movsum移動總和科學計算API及其技術架構數據導入和分析導入和導出數據包括大文件；預處理數據、可視化和瀏覽（3）大型文件和大數據：訪問和處理文件集合以及大型數據集函數名說明add向KeyValue中添加單個鍵-值對組科學計算API及其技術架構數據導入和分析導入和導出數據包括大文件；預處理數據、可視化和瀏覽（4）數據預處理：數據的清理、平滑處理和分組函數名說明fillmissing填充缺失值rmmissing刪除缺失的條目standardizemissing插入標準缺失值科學計算API及其技術架構基礎API提供了科學計算最基礎的功能，包括命令行控制，科學計算語言基礎、平臺環境和設置操作、數據導入導出和分析的功能、以及外部語言接入和調用的功能。數學API提供科學計算核心的專業數學計算函數。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構APIAPP構建API提供APP開發、打包、部署、運行相關的功能。科學計算API及其技術架構初等數學三角學、指數和對數、復數值、舍入、余數、離散數學初等數學函數包括支持算術運算（+、-、*、...）的功能、數學常量函數（Inf、pi、…）、多項式運算函數（poly、roots、…）以及特殊的數學函數（如gamma和beta）科學計算API及其技術架構函數名說明+ 添加數字，追加字符串sum數組元素總和cumsum累積和- 減法diff差分和近似導數.*乘法* 矩陣乘法cumprod累積乘積pagemtimes按頁矩陣乘法prod數組元素的乘積./數組右除.\數組左除^矩陣冪'復共軛轉置transpose轉置向量或矩陣pagetranspose按頁轉置pagectranspose按頁復共軛轉置科學計算API及其技術架構線性代數線性方程、特征值、奇異值、分解、矩陣運算、矩陣結構。Syslab

中的線性代數函數提供快速且數值穩健的矩陣計算。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計算API及其技術架構函數名說明inv矩陣求逆pinvMoore-Penrose偽逆\求解關于x的線性方程組Ax=B/求解關于x的線性方程組xA=Blinsolve對線性方程組求解lscov存在已知協方差的最小二乘解lsqnonneg求解非負線性二乘問題sylvester求解關于X的Sylvester方程AX+XB=C科學計算API及其技術架構隨機數生成使用rand和randn函數創建偽隨機數序列，使用randperm

函數創建隨機置換整數向量。科學計算API及其技術架構函數名說明mt19937armt19937ar隨機種子算法rand均勻分布的隨機數randi均勻分布的偽隨機整數randn標準正態分布的隨機數randg標準高斯分布的隨機數randperm隨機排列bitrand生成一個隨機布爾值的BitArrayrandpermk整數的隨機排列科學計算API及其技術架構基礎API提供了科學計算最基礎的功能，包括命令行控制，科學計算語言基礎、平臺環境和設置操作、數據導入導出和分析的功能、以及外部語言接入和調用的功能。數學API提供科學計算核心的專業數學計算函數。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構APIAPP構建API提供APP開發、打包、部署、運行相關的功能。科學計算API及其技術架構二維和三維圖繪制連續、離散、曲面以及三維體數據圖。使用繪圖以可視化形式呈現數據。例如，您可以比較多組數據、跟蹤數據隨時間所發生的更改或顯示數據分布。科學計算API及其技術架構函數名說明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易用的函數繪圖函數area填充區二維繪圖科學計算API及其技術架構圖形對象通過設置底層對象的屬性自定義圖形。圖形對象是Syslab

用來創建可視化數據的組件。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、一個坐標區對象和一個圖形線條對象。科學計算API及其技術架構函數名說明get查詢圖形對象屬性set設置圖形對象屬性科學計算API及其技術架構基礎API提供了科學計算最基礎的功能，包括命令行控制，科學計算語言基礎、平臺環境和設置操作、數據導入導出和分析的功能、以及外部語言接入和調用的功能。數學API提供科學計算核心的專業數學計算函數。圖形API提供可視化繪圖的功能。APP架構APIAPP構建API提供APP開發、打包、部署、運行相關的功能。科學計算API及其技術架構App管理APP管理定義了一套在科學計算環境中安裝、卸載、運行Apps的Julia語言接口。科學計算API及其技術架構函數名說明init_syslabapp初始化App環境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及其技術架構03建模仿真API及其技術架構系統建模仿真環境平臺層API是MWORKS.Sysplorer供開發者和外部系統調用的標準接口。按照工作流分為模型文件、參數操作、屬性獲取、元素及屬性判定、屬性查找、編譯仿真、結果數據查詢、圖形組件類和系統配置共9類API。建模仿真API及其技術架構建模仿真API及其技術架構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、卸載等相關模型文件操作。函數名說明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及其技術架構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，以及加密模型都應該使用該接口打開模型。調用該接口打開模型之前需使用LoadMoLibrary加載相關依賴的模型庫。輸入參數strFile模型文件物理路徑輸出參數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及其技術架構模型參數操作模型參數操作主要為用于獲取模型參數值，并可修改模型相關參數值。函數名說明GetParamValue獲取模型值SetParamValue設置模型參數值建模仿真API及其技術架構模型屬性獲取對模型內部屬性進行相關獲取如獲取模型的key，全名，以及模型的父類等屬性獲取。函數名說明GetKeyByTypeName根據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及其技術架構編譯仿真類對模型實現底層檢查模型文本、編譯模型操作。函數名說明CheckModel檢查模型文本CompileModel編譯模型建模仿真API及其技術架構結果數據查詢類模型仿真結果類：包含模型所有變量的仿真結果數據。函數名說明ApplyExperimentData應用仿真設置GetVarTreeRoot獲取根節點InitializeSimInst初始化仿真實例GetVarData讀取結果變量建模仿真API及其技術架構圖形組件類模型視圖管理類：責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。函數名說明CloseMoWindow關閉模型窗口OpenMoWindow打開模型窗口CloseCurrentWindow關閉當前窗口CloseAllWindow關閉所有窗口SetMdiInterface設置視圖接口SetClassDirty設置臟標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及其技術架構圖形組件類中央視圖控件：負責管理模型視圖窗口，創建后設置到mo_controller中。函數名說明DestroyAllWindow銷毀窗口建模仿真API及其技術架構圖形組件類模型樹數據類：用于將內核的模型數據操作同步到界面模型中，將model設置到QTreeView中使用。函數名說明SetClassifyName設置分類AppendTopClass增加頂層模型GetTopItems獲取所有頂層節點InsertClass插入模型RemoveClass移除模型建模仿真API及其技術架構圖形組件類模型參數面板類：能夠顯示選中模型或組件參數，并且支持對各種類型的參數進行編輯，能夠與中央視圖進行聯動。函數名說明GetParamEditMode獲取參數編輯模式SlotUpdate更新面板建模仿真API及其技術架構圖形組件類仿真曲線視圖類：用于顯示仿真變量曲線。函數名說明AddCurveToCurrentView添加變量到曲線圖SigWindowClosed窗口關閉信號建模仿真API及其技術架構圖形組件類模型仿真設置控件：用于顯示和修改模型仿真設置。函數名說明GetSimConfig獲取仿真設置謝謝第3章基于科學計算的工業APP2024.04MWORKSAPI與工業應用開發科學計算類工業APP01主要內容CONTENTS02科學計算類工業APP的開發模式及開發流程曲線擬合工業APP開發實踐03科學計算類工業APP01概述科學計算類工業APP是指在工業領域中利用科學計算方法和技術來解決問題、優化流程或改進產品的工業APP。科學計算類工業APP可以在科學研究、工程設計、數據分析等領域發揮重要作用，常見的科學計算類工業APP有：數據分析與可視化APP、工程模擬與仿真APP、科學計算工具APP、數據科學與機器學習APP、科學教育與學習APP五大類。概述數據分析與可視化APP：數據分析與可視化APP提供數據的導入、清洗、處理和分析等功能，以及高質量的數據可視化工具。該類APP可以用于統計分析、趨勢分析、圖表繪制等任務，幫助用戶從數據中發現模式、趨勢和關聯性。工程模擬與仿真APP：工程模擬與仿真APP通過數值模擬和仿真技術，模擬和預測工程系統的行為，可用于系統的優化設計、評估性能和預測行為。例如，電路設計APP可以模擬電路的電壓、電流分布，機械仿真APP可以模擬結構的應力、變形等。概述科學計算工具APP：科學計算工具APP提供數值計算、優化算法、數學建模等工具，用于解決科學和工程中的數學問題。例如，線性代數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，優化APP可用于尋找最優解等。數據科學與機器學習APP：數據科學與機器學習APP提供數據科學和機器學習的工具和算法，用于數據挖掘、模式識別和預測建模，以及用于分類、聚類、回歸分析等任務，支持用戶進行數據驅動的決策和預測。概述科學教育與學習APP：科學教育與學習APP面向學生、教師和科學愛好者，提供交互式的科學計算和實驗環境，用于學習數學、物理、化學等科學知識，以及實驗模擬和可視化，著力培養科學思維和解決問題的能力。MWORKS.Syslab是一款基于高性能科學計算語言Julia的科學計算開發環境，提供交互式編程環境，可廣泛應用于科學計算、數據分析、算法設計和機器學習等領域。技術特點和優勢MWORKS.Syslab平臺作為科學計算應用開發的基礎環境，具有快速原型開發、豐富的計算函數庫、便捷的庫開發與管理等特點，下面將分別展開介紹。（1）快速原型開發：MWORKS.Syslab提供了豐富的內置函數和工具箱，可以快速地實現算法和模型的原型開發。開發人員可以利用MWORKS.Syslab的高級語法和交互式環境，迅速驗證和調整應用的功能和性能。（2）豐富的科學計算函數庫：MWORKS.Syslab提供數學、線性代數、矩陣與數組運算、插值、數值積分與微分方程、傅立葉變換與濾波、符號計算、曲線擬合、信號處理、通信等豐富的高質量、高性能科學計算函數。技術特點和優勢（3）便捷的庫開發與管理：MWORKS.Syslab支持函數庫的注冊管理、依賴管理、安裝卸載、版本切換，同時提供函數庫開發規范，以支持用戶自定義函數庫的開發與測試。（4）與系統建模環境深度融合：MWORKS.Syslab與系統建模環境Sysplorer之間實現了雙向深度融合，優勢互補，形成新一代科學計算與系統建模仿真平臺。（5）用戶界面設計：MWORKS.Syslab利用QtDesigner等工具，可以用于設計和構建友好的用戶界面。開發人員可以通過拖放和自定義組件，快速創建交互式的用戶界面，使得APP易于使用和操作。技術特點和優勢（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）平臺和操作系統的兼容性：MWORKS.Syslab支持在多個平臺和操作系統上運行，包括Windows、Linux；MWORKS.Syslab具有較強的靈活性和可移植性，支持工業APP在不同平臺和設備上廣泛使用。（8）提供了應用部署工具：MWORKS.Syslab可以將工業APP打包成獨立的可執行文件，方便部署和分享給其他用戶，促使工業APP更加便捷地分發和使用。技術特點和優勢科學計算類工業APP開發方法的優勢在于：（1）分工明確，提高效率。專業人員只需專注于領域知識，而無須具備深入的編程技能，還可以使用函數庫提供的高級功能和算法，快速實現科學計算的邏輯。開發人員則負責APP的整體架構、界面設計和與函數庫的集成，從而提高開發效率。（2）降低溝通成本。由于專業人員和開發人員的工作相互隔離，他們之間的溝通成本大大降低。專業人員無須詳細解釋編程細節，而開發人員也無須深入理解專業知識。這樣可以減少溝通阻礙，提高合作效率。技術特點和優勢科學計算類工業APP開發方法的優勢在于：（3）提高代碼質量和可維護性。由于專業人員使用函數庫進行科學計算的基本邏輯實現，這些函數庫經過嚴格測試和驗證，具有較高的代碼質量和可靠性。開發人員則可以專注于APP的整體架構和代碼結構，保證代碼的可維護性和擴展性。（4）加快應用開發周期。通過將專業知識和編程開發相互隔離，開發團隊可以并行工作，加快應用開發周期。專業人員可以在函數庫的支持下快速實現核心功能，而開發人員則可以同時進行界面設計和其他開發任務，從而縮短整個開發過程。應用示例科學計算類工業APP的應用場景：制造領域：在制造領域，科學計算類工業APP可以利用數值模擬來預測產品的性能，優化設計和制造過程，減少產品開發周期和成本。例如，在航空領域，使用計算流體力學（CFD）模擬可用于改進飛機翼設計，以提高燃油效率和飛行性能。能源領域：能源領域也受益于科學計算類工業APP。例如，電力系統分析利用數學模型來預測電網的負載需求，以確保電力供應的穩定性。能源消耗預測則通過分析歷史數據和建立模型，幫助能源公司更好地規劃電力生產和分配，降低資源浪費。此外，可再生能源建模和優化可用于確定最佳的太陽能和風能發電機安裝位置，最大程度地利用可再生能源。應用示例科學計算類工業APP的應用場景：醫療保健領域：醫療保健領域也依賴于科學計算類工業APP來改善患者護理和藥物研發。例如，通過數學建模，可以模擬疾病的傳播和治療效果，幫助醫生制定更好的治療方案。環境保護領域：在環境保護領域，科學計算類工業APP有助于監測和減少污染。例如，大氣模型和水質模型用于模擬空氣污染物和水體污染物的傳播，支持環保部門的決策制定。氣候建模則用于預測氣候變化趨勢，幫助政府和企業采取適應和減緩措施，以減少對地球的不利影響。交通和物流領域：在交通和物流領域，科學計算類工業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，供應鏈優化使用數學模型來協調供應鏈的不同環節，以降低庫存成本，提高交付效率。科學計算類工業APP的開發模式及開發流程02APP運行架構MWORKS.SDK是指由MWORKS內核模塊及其服務組件構成的應用開發工具包，是一系列程序接口、幫助文檔、開發范例、實用工具的集合。其中，MWORKS內核模塊包括Modelica編譯器、分析器、代碼生成器和求解器，服務組件包括基于內核模塊構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APP與MWORKS.Syslab平臺之間數據交互和功能調用，包括APP從MWORKS.Syslab工作區中獲取數據，APP將數據寫入MWORKS.Syslab工作區，APP調用MWORKS.Syslab執行科學計算等。APP運行架構APP層：APP層負責開發圖形用戶界面GUI和APP的業務邏輯。用戶可以使用主流的圖形應用開發平臺（PyQt、C++/Qt、JavaScript等）開發APP，并通過使用APPSDK實現與Syslab平臺集成和通信。APP運行架構APPSDK層：APPSDK層負責APP與MWORKS.Syslab平臺之間的通信，實現了進程間通信的管道客戶端，并提供了通信API。Syslab提供多款APPSDK，包括PythonSDK、C++SDK、JavaScriptSDK等，便于用戶快速開發。APP運行架構APPSDK層：APPSDK層負責APP與MWORKS.Syslab平臺之間的通信，實現了進程間通信的管道客戶端，并提供了通信API。Syslab提供多款APPSDK，包括PythonSDK、C++SDK、JavaScriptSDK等，便于用戶快速開發。APP運行架構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，提供了查詢變量、執行腳本等服務化能力。APP管理模塊提供了APP的注冊安裝、卸載、啟動、查詢、禁用、激活等相關功能，實現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，確定軟件系統的功能和特性。開發團隊與用戶和利益相關者進行溝通，收集和分析需求，以便明確軟件開發的目標和范圍。在進行工業APP需求分析過程中，工業APP的開發過程通常需要更深入的領域專業知識，以滿足工業領域的特殊需求。因此，需求分析階段需要更多與行業專家的合作，以確保APP滿足專業性要求。APP生命周期方案設計：在這個階段，根據需求分析的結果，設計軟件系統的架構和各個組件之間的關系。這包括制定APP的結構、模塊劃分、數據庫設計、用戶界面設計等。這個設計過程中，因為工業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。界面設計需要更多關注于用戶友好性，以確保用戶可以高效操作。因為需要調用Sysplorer的API，所以在進行架構時需要分層次、分模塊。APP生命周期技術選型：對開發、測試等后續步驟進行技術選擇，主要包括建模語言、開發語言、開發工具、測試框架等技術的選擇，在建模時對工業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、數據擬合等偏向信息領域可以選擇Julia，如汽車發動機的設計仿真、直升機起落架的設計仿真、核電廠蒸汽發生器等偏向系統建模的可以選擇Modelica。針對基于系統建模的工業APP開發，在選擇編程語言時建議使用C++和Qt來進行界面開發，開發工具一般使用MicrosoftVisualStudio2017，也可以使用QtCreater。APP生命周期開發實現：在這一階段，開發團隊根據設計階段的規劃開始編寫代碼。開發人員使用選定的編程語言和工具，實現系統的各個功能模塊，并進行單元測試。在開發實踐中用戶可采用C++語言，QT框架進行界面設計，調用Sysplorer.SDK實現功能。較一般的軟件開發實現，工業APP的開發需要增加系統建模仿真環節，即使用Sysplorer軟件構建對應的系統模型，比如開發車輛設計APP，在此步驟中就需要開發對應的車輛模型。APP生命周期測試驗證：在這個階段，對開發的軟件進行系統測試和驗證，以確保其功能的正確性和質量。包括單元測試、集成測試、系統測試和驗收測試等。應用改進：在軟件開發完成并通過測試后，將其部署到目標環境中，以供最終用戶使用。這包括安裝、配置、培訓用戶等活動。應用過程中用戶會逐步提出改進建議，開發人員再從軟件的易用性、穩定性等方面對工業APP進行迭代升級與優化。APP開發案例下面介紹開發一個簡單的Juila函數庫MyExample的案例。該案例編寫函數模擬實現勾股定理，并使用該函數計算給定直角三角形的斜邊長。函數庫構建：開發人員主要基于Julia語言開發函數庫，該函數庫中共編寫了3個函數：greet、domath、pythagoras，分別展示了用不同方法對函數庫進行開發，并演示如何為函數添加幫助說明，如何編寫一個函數的項目文件。相關代碼詳見本書配套資源包中的MyExample。APP開發案例查看函數簡要說明APP開發案例APP開發：用戶可以利用多種主流的圖形應用開發平臺（PyQt、C++/Qt、JavaScript等）開發APP。APP開發具體過程包括搭建開發環境、集成APPSDK、開發GUI界面、開發業務邏輯、開發讀寫Syslab變量、開發調用Syslab函數，從而實現與科學計算環境的數據交互，調用科學計算環境的函數和算法。APP開發案例APP測試驗證：APP開發完成后的測試驗證工作，包括開發者自測試和專業測試。本案例側重于開發者自測試，包括兩個測試場景，場景1為打樁測試，即不依賴于科學計算環境，通過打樁測試實現APP的獨立測試，驗證APP自身的功能；場景2為與科學計算環境的集成測試。APP開發案例APP打包：APP打包遵循具體APP開發環境要求，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安裝和集成到科學計算環境中，實現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APP開發實踐03科學計算類工業APP架構設計界面層設計界面層概述界面層采用Qt框架，構建直觀用戶界面，支持變量顯示、算法選擇與曲線展示。變量顯示區域設計靈活的變量顯示模塊，實時更新，便于用戶監控計算過程中的關鍵數據變化。擬合算法選擇提供多樣化的擬合算法選項，用戶可根據需求輕松切換，實現個性化定制。曲線顯示界面動態曲線展示功能，即時反饋擬合效果，增強用戶體驗，輔助數據分析與決策。科學計算類工業APP架構設計功能層實現核心功能集成功能層集成底層SDK接口，確保APP高效運作，實現數據處理與算法執行。數據交互保障通過SDK獲取MWORKS.Syslab工作區變量，保證數據實時同步與準確性。算法調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。穩定性與效率優化功能層設計，確保APP在復雜計算任務下保持穩定與高效。科學計算類工業APP架構設計Syslab.SDK層接口API接口概覽Syslab.SDK層提供關鍵API，如獲取工作區變量列表、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工作區數據，支持動態曲線繪制等功能。接口調用示例通過調用特定API，如getVariableList(),getVariableValue(),實現數據交互，增強APP功能性與靈活性。開發環境準備與工程搭建環境配置01軟件安裝安裝VisualStudio2017與Qt5.14.2，奠定開發基礎。02環境變量設置配置環境變量，確保開發工具路徑正確無誤。03開發工具兼容性檢查VisualStudio與Qt版本兼容性，避免潛在沖突。開發環境準備與工程搭建工程創建集成C++APPSDK新建Qt圖形應用工程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。啟動參數處理設計機制，解析MWORKS.Syslab平臺啟動參數，用于APP初始化，保證無縫對接UI界面開發構建直觀的用戶界面，支持數據輸入、模型選擇及結果可視化，提升用戶體驗。開發環境準備與工程搭建參數傳遞與UI設計APP啟動參數解析解析MWORKS.Syslab平臺啟動參數，用于APP初始化，確保與平臺無縫對接。UI界面設計采用Qt設計直觀界面，支持數據輸入、模型選擇與結果可視化。交互性增強設計用戶友好的交互元素，如按鈕、下拉菜單，提升用戶體驗。動態響應機制實現界面動態更新，即時反映用戶操作與擬合結果變化。測試驗證打樁測試獨立數據構造構建與MWORKS.Syslab無關的測試數據集，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，如數據輸入、模型選擇、結果展示等。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環境集成確保APP與科學計算環境無縫對接，驗證功能完整性。02功能驗證測試所有功能模塊，確認APP穩定運行無異常。03數據交互檢查APP與MWORKS.Syslab數據交換的準確性與效率。04性能評估評估APP在高負載下的響應速度與資源消耗。打包發布與管理APP打包遵循環境要求根據開發環境的具體需求，采用標準流程將CurveFitTool應用程序封裝為獨立的可執行文件。兼容性檢查確保打包后的APP能在不同操作系統版本上穩定運行，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進行數字簽名，增強安全性，確保用戶信任并順利通過系統安全檢測。打包發布與管理MWORKS.Syslab中的安裝與運行APP安裝流程在MWORKS.Syslab中，通過指定路徑導入已打包的APP，系統自動識別并完成安裝過程，實現無縫集成運行與管理用戶可在平臺內直接啟動、停止或更新APP，同時監控其運行狀態，確保高效穩定的服務。功能訪問集成后的APP，用戶可通過MWORKS.Syslab的統一界面訪問所有功能，包括數據查詢、分析和管理，提升工作效率。打包發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設置或卸載不再需要的APP，簡化維護流程。數據交互在MWORKS.Syslab中，便捷導入測試數據，實時獲取工作區數據，動態更新數據至工作區，支持高效的數據處理與分析。動態曲線展示利用可視化工具，動態繪制曲線，直觀呈現數據分析結果，增強用戶體驗與數據理解。打包發布與管理命令式管理初始化環境每次啟動MWORKS.Syslab命令行，需執行init_syslabapp()初始化APP管理環境。APP生命周期控制通過命令行操作，實現APP的安裝、啟動、卸載、禁用和激活查詢APP狀態使用命令行查詢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章基于系統建模仿真的工業APP2024.04MWORKSAPI與工業應用開發基于系統建模仿真的工業APP01主要內容CONTENTS02系統建模仿真類工業APP的開發模式及關鍵點質量彈簧阻尼APP開發實踐03基于系統建模仿真的工業APP01概述系統建模仿真是一種廣泛用于工程、科學、醫療、經濟等領域的方法，用于模擬和分析復雜系統的行為和性能。系統建模仿真的基本概念有系統模型、仿真、可視化建模、參數和輸入等系統模型：在系統建模仿真中，系統的行為被抽象為一個數學模型。這個模型包括了系統的組成部分、它們之間的相互作用、輸入和輸出。模型通常使用數學方程、圖表、狀態圖或其他形式來表示。概述系統建模仿真是一種廣泛用于工程、科學、醫療、經濟等領域的方法，用于模擬和分析復雜系統的行為和性能。系統建模仿真的基本概念有系統模型、仿真、可視化建模、參數和輸入等仿真：仿真是通過運行系統模型來模擬系統的行為。這意味著在虛擬環境中模擬系統的運行，以觀察系統在不同條件下的響應。仿真可以是離散事件仿真（如排隊系統）或連續仿真（如物理系統的運動）。概述系統建模仿真是一種廣泛用于工程、科學、醫療、經濟等領域的方法，用于模擬和分析復雜系統的行為和性能。系統建模仿真的基本概念有系統模型、仿真、可視化建模、參數和輸入等可視化建模：系統建模仿真通常使用可視化建模工具，這些工具允許用戶創建系統模型，而無須編寫復雜的數學方程。這有助于工程師和決策者更容易地理解系統的行為。概述系統建模仿真是一種廣泛用于工程、科學、醫療、經濟等領域的方法，用于模擬和分析復雜系統的行為和性能。系統建模仿真的基本概念有系統模型、仿真、可視化建模、參數和輸入等參數和輸入：在仿真中，您可以改變系統的參數和輸入，以了解系統在不同條件下的性能。這有助于進行故障排除、優化和決策制定。概述系統建模仿真是一種強大的手段，用于理解和分析復雜系統，支持方案制定、性能評估和問題解決。它在各種領域中發揮著重要作用，并有助于提高效率、降低成本和減少風險。基于系統建模仿真的工業APP基于系統建模仿真的工業APP是指結合系統仿真和APP技術，針對某一個特定領域或者特定問題提供定制化的解決工具。比如，針對四驅的新能源車提供設計軟件，能夠在輸入一些關鍵參數下，計算車輛的關鍵指標。基于系統建模仿真的工業APP特點：一是使用系統建模語言Modelica進行系統模型構建，傳統的工業APP開發模式中業務相關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理念開發定制化的、專用化的應用軟件。技術特點和優勢傳統的工業APP構建方式：一是工程師提供原理，開發人員實現另一種模式是工程師學習編程知識，然后自行進行工業APP開發基于系統建模仿真APP構建方式：工程師使用建模語言（例如Modelica）來開發與業務相關的系統模型開發人員則通過調用系統建模仿真軟件來執行模型的仿真計算技術特點和優勢質量彈簧APP：將一個彈簧一端固定在墻上，另外一端連接一個質量塊，質量塊跟地面和空氣的摩擦力統一抽象為一個阻尼系數，然后質量塊施加一個力，觀察質量塊的速度、位移。可以快速修改質量塊的質量、彈簧的剛度、阻尼系數等參數，能夠快速得到質量塊的速度、位移等信息質量彈簧阻尼系統原理技術特點和優勢質量彈簧阻尼系統Modelica模型Sysplorer.SDKSysplorer.SDK（SoftwareDevelopmentKit）：指Sysplorer內核層和平臺層對外提供的應用開發工具包，是一系列程序接口、幫助文檔、開發范例、實用工具的集合。特點和優勢：可擴展性和可重用性穩定的仿真內核產業應用廣泛應用示例系統建模仿真的應用場景：汽車制造：在汽車制造過程中，可以使用系統建模仿真技術對生產線進行優化，降低生產成本，提高生產效率和產品質量。例如，可以使用仿真技術來模擬裝配流程、零部件的運輸和存儲等，以優化生產線的布局和流程，提高裝配效率和質量。物流管理：在物流管理領域，可以使用系統建模仿真技術來優化物流網絡，減少物流成本，并提高物流服務水平。例如，可以使用仿真技術來模擬物流網絡的運行，以了解運輸量、運輸時間、庫存等數據，從而優化物流網絡的設計和運營策略。應用示例系統建模仿真的應用場景：電力系統：在電力系統中，可以使用系統建模仿真技術對電網進行建模和仿真，以預測電網的穩定性和安全性。例如，可以使用仿真技術來模擬電力系統的運行狀態，以預測電網的故障和安全風險，并提出優化建議，以提高電網的穩定性和安全性。石油化工：在石油化工領域，可以使用系統建模仿真技術對生產過程進行建模和仿真，以優化生產過程并提高產品質量。例如，可以使用仿真技術來模擬化工過程的運行狀態，以優化反應器的操作條件，提高反應器的效率和產品質量。應用示例系統建模仿真的應用場景：醫療領域：在醫療領域，可以使用系統建模仿真技術對醫療服務進行建模和仿真，以提高醫療服務的質量和效率。例如，可以使用仿真技術來模擬醫療服務的流程和排隊等待時間，以優化醫療服務的流程，提高患者的滿意度和醫療服務的效率。應用示例基于系統建模仿真的工業APP開發技術的應用場景：制造業生產線優化：通過建模和仿真工具，制造業可以優化生產線，包括流程、資源和工人，以提高生產效率；質量改進：建模仿真可用于模擬不同質量控制策略，以改進產品質量庫存管理：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，培訓飛行員和評估飛機性能。航天任務規劃：建模仿真工具可以幫助規劃和優化太空任務，包括軌道設計和飛行路徑規劃。應用示例基于系統建模仿真的工業APP開發技術的應用場景：船舶和海運船舶航行仿真：用于模擬船舶航行，改進導航和航線規劃。船舶動力系統優化：通過仿真來優化船舶動力系統，以提高燃油效率。汽車制造：生產線仿真：用于模擬汽車生產線的運作，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，改善車輛設計。應用示例基于系統建模仿真的工業APP開發技術的應用場景：物流和供應鏈：供應鏈優化：建模仿真可用于模擬整個供應鏈，以改進庫存管理和運輸策略。物流網絡設計：幫助設計物流網絡，確定最佳分銷中心和運輸路徑。醫療設備制造：醫療設備仿真：用于模擬醫療設備的性能和功能，改進設計和維護。醫院流程優化：仿真可用于優化醫院流程，提高病人護理效率。應用示例工業APP案例：車輛設計驗證工業APP：應用示例工業APP案例：頻率掃動工業APP：應用示例工業APP案例：模型試驗設計工具箱工業APP：系統建模仿真類工業APP的開發模式及關鍵點02APP運行架構Sysplorer.SDK提供了多種模型相關操作API，并提供相關Qt圖形界面供用戶使用，用戶利用C++/Qt圖形應用開發平臺來開發APP，可實現一個帶界面交互操作的、專業設計的仿真類型APP。APP運行架構APP層：負責開發GUI圖形用戶界面和APP的業務邏輯。用戶可以使用主流的圖形應用開發平臺（PyQt、C++/Qt、JavaScript等）來開發APP，并通過使用APPSDK來實現與Syslab平臺集成和通信。APP運行架構APPSDK層：負責提供模型文件、參數操作、屬性獲取、元素及屬性判定、屬性查找、編譯仿真、結果數據查詢、圖形組件類和系統配置共9類API供用戶完成仿真操作等一系列專業仿真APP。APP運行架構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，確定軟件系統的功能和特性。開發團隊與用戶和利益相關者進行溝通，收集和分析需求，以便明確軟件開發的目標和范圍。在進行工業APP需求分析過程中，工業APP的開發過程通常需要更深入的領域專業知識，以滿足工業領域的特殊需求。因此，需求分析階段需要更多與行業專家的合作，以確保APP滿足專業性要求。APP生命周期方案設計：在這個階段，根據需求分析的結果，設計軟件系統的架構和各個組件之間的關系。這包括制定APP的結構、模塊劃分、數據庫設計、用戶界面設計等。這個設計過程中，因為工業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。界面設計需要更多關注于用戶友好性，以確保用戶可以高效操作。因為需要調用Sysplorer的API，所以在進行架構時需要分層次、分模塊。APP生命周期技術選型：對開發、測試等后續步驟進行技術選擇，主要包括建模語言、開發語言、開發工具、測試框架等技術的選擇，在建模時對工業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、數據擬合等偏向信息領域可以選擇Julia，如汽車發動機的設計仿真、直升機起落架的設計仿真、核電廠蒸汽發生器等偏向系統建模的可以選擇Modelica。針對基于系統建模的工業APP開發，在選擇編程語言時建議使用C++和Qt來進行界面開發，開發工具一般使用MicrosoftVisualStudio2017，也可以使用QtCreater。APP生命周期開發實現：在這一階段，開發團隊根據設計階段的規劃開始編寫代碼。開發人員使用選定的編程語言和工具，實現系統的各個功能模塊，并進行單元測試。在開發實踐中用戶可采用C++語言，QT框架進行界面設計，調用Sysplorer.SDK實現功能。較一般的軟件開發實現，工業APP的開發需要增加系統建模仿真環節，即使用Sysplorer軟件構建對應的系統模型，比如開發車輛設計APP，在此步驟中就需要開發對應的車輛模型。APP生命周期測試驗證：在這個階段，對開發的軟件進行系統測試和驗證，以確保其功能的正確性和質量。包括單元測試、集成測試、系統測試和驗收測試等。應用改進：在軟件開發完成并通過測試后，將其部署到目標環境中，以供最終用戶使用。這包括安裝、配置、培訓用戶等活動。應用過程中用戶會逐步提出改進建議，開發人員再從軟件的易用性、穩定性等方面對工業APP進行迭代升級與優化。APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（1）SDK安裝APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（2）SDK目錄介紹APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（3）SDK開發環境目前Sysplorer.SDK僅支持Windows操作系統，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。對應界面開發，推薦使用與Sysplorer.SDK保持一致，都使用Qt。類型環境操作系統Win7SP1及以上版本QtQt5.14.2x86或x64版本IDEMicrosoftVisualStudio2017（簡稱VS2017）IDE插件VS2017的Qt開發插件APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（4）新建工程APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（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對應路徑：SDK安裝路徑\bin\win_msvc2017x64APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（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$(MWInterface)\common_kitsMWInclude——SDK安裝路徑/includeMWInterface——SDK安裝路徑/interfaceAPP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（6）附加包含目錄配置APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（6）附加包含目錄配置APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（7）鏈接庫依賴項配置鏈接庫依賴項配置如下圖所示，依賴庫目錄添加SDK的bin\lib與文件輸出目錄$(OutDir)$(QTDIR)\lib$(MWBin)\libAPP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（7）鏈接庫依賴項配置APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（7）鏈接庫依賴項配置APP開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（8）附加依賴項配置Debug下的附加依賴項設置為：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開發流程APP的開發流程包括系統模型構建開發環境的部署、系統模型構建、APP開發、APP測試、APP打包、APP安裝、APP使用。APP開發環境部署：（8）附加依賴項配置附加依賴項配置如下圖所示，Release下的附件依賴項設置為:qtmain.libQt5Core.libQt5Gui.libQt5Widgets.libmw_develop.libmodelica_compiler.libmw_graphics_view.libmw_class_ma