專利名稱：一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，屬于集成設(shè)計(jì)環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)90年代以來，隨著CAD/CAE等軟件的普及，集成設(shè)計(jì)環(huán)境就成了一個(gè)重 要的研究領(lǐng)域，它力圖將設(shè)計(jì)過程多個(gè)階段、多個(gè)學(xué)科、多個(gè)主體等有機(jī)的結(jié)合起來，從而 改變傳統(tǒng)的并行設(shè)計(jì)模式，提高設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本。因此，開展集成設(shè)計(jì)環(huán)境研究具 有重要的經(jīng)濟(jì)和軍事意義。國(guó)外從1998年開始就從事集成設(shè)計(jì)環(huán)境的研究，國(guó)內(nèi)外有許多學(xué)者和研究人員 提出了多種集成方法，如歐共體在ESPRIT計(jì)劃中完成的CIM-0SA，法國(guó)GRAI集成方法體系 GRAI-GIM，美國(guó)Florida州立大學(xué)NASA AMES研究中心在1998年對(duì)針對(duì)飛行器設(shè)計(jì)開發(fā)了 基于多代理框架的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，NASA Langley研究中心在2002年開發(fā)了星際飛行器設(shè) 計(jì)環(huán)境FACE，其后的各個(gè)結(jié)構(gòu)和學(xué)者都從不同的角度，利用不同的技術(shù)來設(shè)計(jì)集成平臺(tái)以 達(dá)到提高設(shè)計(jì)效率的目的。在這些平臺(tái)中，集成方法多種多樣，基于的立場(chǎng)和角度各有千秋，但是大部分的集 成方式是基于設(shè)計(jì)人員對(duì)于專業(yè)技能非常熟悉，理論知識(shí)十分充足，軟件的操作非常嫻熟， 流程規(guī)范十分標(biāo)準(zhǔn)的前提。然而在國(guó)內(nèi)當(dāng)前環(huán)境下，設(shè)計(jì)人員基礎(chǔ)薄弱，對(duì)軟件應(yīng)用效率低 下，理論知識(shí)薄弱，但是工程經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路熟悉，但是其設(shè)計(jì)流程沒有固化， 如果將國(guó)外的這些集成方法直接應(yīng)用必然會(huì)給設(shè)計(jì)人員帶來很大的不便，不但不會(huì)對(duì)設(shè)計(jì) 過程產(chǎn)生利益，反而會(huì)阻礙設(shè)計(jì)人員的步伐，為此，必須有一種低門檻、高實(shí)用性、適用范圍 大、高集成度的集成方法及平臺(tái)來和國(guó)內(nèi)的實(shí)際環(huán)境相結(jié)合從而產(chǎn)生效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為改善當(dāng)前集成設(shè)計(jì)環(huán)境中的設(shè)計(jì)高分散、低耦合的特點(diǎn)，克服 現(xiàn)有平臺(tái)使用門檻高、實(shí)用性差、集成度低的缺點(diǎn)，提供一種使用簡(jiǎn)單的基于模板的集成設(shè) 計(jì)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)工程或產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)。本發(fā)明的構(gòu)造方法以模板為核心，將各種設(shè)計(jì)規(guī)則、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)算法等封裝在 模板中生成單個(gè)模板，然后通過流程解析器將單獨(dú)的模板組合成組合模板，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí) 重用和快速設(shè)計(jì)，為工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的知識(shí)集成、流程集成、數(shù)據(jù)集成、算法集成、規(guī) 范集成、應(yīng)用集成等提供一個(gè)簡(jiǎn)單的途徑，以達(dá)到降低設(shè)計(jì)成本、縮短研發(fā)周期的目的。本發(fā)明的一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)造方法，包括如下步驟步驟1，根據(jù)工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要，收集相關(guān)的資源和數(shù)據(jù)，包括相關(guān)的設(shè)計(jì)方 案、設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、設(shè)計(jì)程序及軟件、理論及工程算法寸。步驟2，將步驟1收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理并分類，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模規(guī)則對(duì)這 些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)模型構(gòu)建，將這些數(shù)據(jù)按照規(guī)則錄入數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)生成相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)
3據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、流程庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)。步驟3，根據(jù)步驟2生成的各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建異構(gòu)數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換器、規(guī)范集成器、知 識(shí)集成器、應(yīng)用集成器、算法集成器和流程解析器，其各功能器的主要功能為異構(gòu)數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換器提供不同設(shè)計(jì)階段和不同設(shè)計(jì)主體之間的異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的 轉(zhuǎn)換。規(guī)范集成器對(duì)定量描述和定性描述設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行集成。知識(shí)集成器對(duì)知識(shí)進(jìn)行集成，包括成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)久以來設(shè)計(jì)人員形成的設(shè) 計(jì)經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)用集成器對(duì)工具軟件進(jìn)行集成，其作用為提供設(shè)計(jì)過程中用到的各種軟件的封 裝技術(shù)，以方便模板隨時(shí)進(jìn)行工具軟件的封裝和調(diào)用。算法集成器對(duì)理論算法和工程算法進(jìn)行集成。流程解析器將流程庫(kù)中的流程解析為邏輯流和數(shù)據(jù)流，邏輯流確定模板的組合方 式，數(shù)據(jù)流確定模板間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。步驟4，構(gòu)建模板生成器，模板生成器的作用是生成功能獨(dú)立的單個(gè)模板。然后根 據(jù)使用人員的設(shè)計(jì)需求確定具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并從流程庫(kù)中查看該設(shè)計(jì)目標(biāo)的相關(guān)設(shè)計(jì)流 程，確定需要設(shè)計(jì)的各個(gè)模板。然后使用模板生成器調(diào)用步驟3所述的各功能器，生成功能 獨(dú)立，接口良好的模板。本發(fā)明中的模板結(jié)構(gòu)和生成方式如下所述模板結(jié)構(gòu)分為三層數(shù)據(jù)輸入層、中間層和數(shù)據(jù)輸出層。其中，數(shù)據(jù)輸入層為數(shù)據(jù) 輸入提供接口，數(shù)據(jù)輸出層為數(shù)據(jù)輸出提供接口，中間層完成所需功能的運(yùn)算和集成，集成 的內(nèi)容包括規(guī)范、知識(shí)、算法、應(yīng)用、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。模板的生成方式具體為1)平臺(tái)設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定數(shù)據(jù)輸入層所需輸入的數(shù)據(jù)；該輸入數(shù)據(jù)可以 是參數(shù)、CAD文件、CAE文件、曲線、圖表等；2)平臺(tái)設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定所需生成模板要完成的運(yùn)算和處理，在中間層將 這些運(yùn)算和處理設(shè)計(jì)為對(duì)應(yīng)的模板中間層功能模塊，這些功能模塊主要是以規(guī)則為約束， 以知識(shí)為參考，集成應(yīng)用程序，使用某種算法從而得到結(jié)果，結(jié)果可以是設(shè)計(jì)參數(shù)，也可以 是CAD/CAE文件，還可以是曲線圖表、WORD文檔等；3)輸出文件通過數(shù)據(jù)輸出層輸出到下一個(gè)模板當(dāng)中。步驟5，根據(jù)設(shè)計(jì)目的選擇合適的組合方式，將步驟4生成的各個(gè)模板組合生成一 個(gè)最終供用戶使用的模板。模板組合過程為流程解析器將流程表示為邏輯流和控制流，然后通過調(diào)用邏輯 流生成組合模板的邏輯結(jié)構(gòu)，通過調(diào)用數(shù)據(jù)流確定組合模板之間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，從而將多個(gè) 單一功能的模板組合成一個(gè)符合設(shè)計(jì)目標(biāo)的功能完善的組合模板。根據(jù)設(shè)計(jì)目的不同，可以通過調(diào)用順序、選擇、分支和循環(huán)四種基本的模板路由方 式，構(gòu)建出任意復(fù)雜流程的組合模板。本發(fā)明的一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊、異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模 塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí)集成模塊、流程解析模塊、應(yīng)用集成模塊、算法集成模塊、模板生成 模塊和組合模板生成模塊。其中數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊生成的數(shù)據(jù)庫(kù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知
4識(shí)庫(kù)和流程庫(kù)。本發(fā)明的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)中各模塊間的連接關(guān)系為數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊中的產(chǎn)品數(shù)據(jù) 庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、流程庫(kù)，分別與異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí)集成模塊、流程 解析模塊連接；并且，異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊和知識(shí)集成模塊的輸出端，以及應(yīng) 用集成模塊和算法集成模塊的輸出端分別與模塊生成模塊的輸入端連接；流程解析模塊接 收模板生成模塊的輸出，然后與組合模板生成模塊連接。所述的數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊的功能為將某個(gè)行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)歸納整理并 分類，形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，這些數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和流 程庫(kù)。其中產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)包含該產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)周期內(nèi)所涉及到的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，主要包括產(chǎn)品設(shè) 計(jì)方案、設(shè)計(jì)圖紙、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、存儲(chǔ)方法、文件名規(guī)則等信息；規(guī)范庫(kù)包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程 中所要使用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和協(xié)議，包括零部件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、文件交換協(xié)議、文件傳輸格式標(biāo)準(zhǔn) 等；知識(shí)庫(kù)包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所要使用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和協(xié)議，包括零部件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、文件 交換協(xié)議、文件傳輸格式標(biāo)準(zhǔn)；流程庫(kù)包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所涉及的流程，主要包括零部件 設(shè)計(jì)流程、文件審批流程、方案更改流程等。所述的異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的功能為將產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中異構(gòu)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一 的數(shù)據(jù)格式供模板生成模塊調(diào)用。所述的規(guī)范集成模塊的功能為將規(guī)范庫(kù)中的規(guī)范提取出來供模板生成模塊調(diào)用 并集成。所述的知識(shí)集成模塊的功能為將知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)提取出來供模板生成模塊調(diào)用 并集成。所述的應(yīng)用集成模塊的功能是將設(shè)計(jì)所用的行業(yè)軟件及應(yīng)用程序集成到模板生 成模塊中，以保證模板生成模塊可以直接調(diào)用行業(yè)軟件及應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。所述的算法集成模塊的功能是將設(shè)計(jì)所用的理論及工程算法集成到模板生成模 塊中，以保證模板生成模塊可以直接調(diào)用這些算法進(jìn)行設(shè)計(jì)及計(jì)算。所述的模板生成模塊的功能一方面是提供生成用戶界面的必要工具，以方便平臺(tái) 設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)符合用戶需求的使用界面，另外一方面提供和下層功能器的接口，主要是通過 異構(gòu)數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換模塊調(diào)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、通過規(guī)范集成模塊調(diào)用規(guī)范庫(kù)、通過知識(shí)集成模 塊調(diào)用知識(shí)庫(kù)、通過應(yīng)用集成模塊調(diào)用應(yīng)用軟件和程序、通過算法集成模塊調(diào)用算法；根據(jù) 設(shè)計(jì)需要調(diào)用相關(guān)功能模塊及數(shù)據(jù)，異步生成多個(gè)功能獨(dú)立的模板。所述的流程解析模塊的功能為將流程庫(kù)的內(nèi)容解析為數(shù)據(jù)流和邏輯流，以方便組 合模板生成模塊調(diào)用。所述的組合模板生成模塊的功能為調(diào)用流程解析模塊生成的邏輯流，將模板生成 模塊所生成的多個(gè)模板組合成一個(gè)組合模板，并調(diào)用數(shù)據(jù)流確定該組合模板中各個(gè)功能模 板之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。本發(fā)明的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的工作過程為將收集到的工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)信 息及資源歸納整理并分類輸入數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊，生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、流程庫(kù)； 接下來由設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶需要確定設(shè)計(jì)目標(biāo)及模板數(shù)量和類型，然后通過模板生成模塊調(diào) 用產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、應(yīng)用軟件和程序、算法集生成多個(gè)功能獨(dú)立的模板；當(dāng)生成 設(shè)計(jì)所需的全部模板后，組合模板生成器調(diào)用流程解析模塊生成的邏輯流和數(shù)據(jù)流將多個(gè)功能模板組合成一個(gè)組合模板，供用戶調(diào)用。當(dāng)用戶使用此平臺(tái)的時(shí)候，直接面對(duì)的是組合 模板的使用環(huán)境，他們僅需對(duì)組合模板的輸入輸出進(jìn)行操作，無需關(guān)心其中間模塊的各種 集成和運(yùn)算行為。有益效果采用本發(fā)明的構(gòu)造方法形成的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)在用戶使用過程中，面對(duì)的是一個(gè)集 成了設(shè)計(jì)所需的所有數(shù)據(jù)及算法的組合模板使用環(huán)境。用戶可以更多的將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在輸 入輸出參數(shù)的設(shè)計(jì)上，而無需將注意力集中到軟件的復(fù)雜操作、異構(gòu)數(shù)據(jù)的復(fù)雜轉(zhuǎn)換、復(fù)雜 的規(guī)則、復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)上，同時(shí)還能以現(xiàn)有的知識(shí)為參考，以達(dá)到快速設(shè)計(jì)的目的。本發(fā)明的平臺(tái)解決了工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)環(huán)境不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)交換障礙明 顯、流程和規(guī)范不規(guī)范、知識(shí)重用效率低下等問題，為工程和產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了一個(gè) 統(tǒng)一的集成設(shè)計(jì)環(huán)境，為數(shù)據(jù)、流程、算法、知識(shí)的集成提供一個(gè)框架和支撐，從而減少不同 設(shè)計(jì)階段和主體之間的交流障礙，減少用戶對(duì)軟件的復(fù)雜操作，實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低 設(shè)計(jì)成本、縮短研發(fā)周期的目的。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各類軍用彈箭產(chǎn)品的數(shù)字化集成設(shè)計(jì)，也可應(yīng)用于其他民用 工業(yè)產(chǎn)品的數(shù)字化集成設(shè)計(jì)領(lǐng)域；可有效的改善設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本，減少設(shè)計(jì)人員的 工作量，縮短設(shè)計(jì)周期，具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)造方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的模板結(jié)構(gòu)圖；圖3為具體實(shí)施方式
的四種基本模板路由方式示意圖；圖4為本發(fā)明的基于模塊的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為具體實(shí)施方式
中基于模版的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的軟件結(jié)構(gòu)圖；圖6為具體實(shí)施方式
中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)原始流程圖；圖7為具體實(shí)施方式
中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)的組合模板結(jié)構(gòu)圖；圖8為具體實(shí)施方式
中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)的組合模板中模板1的結(jié)構(gòu)圖；圖9為具體實(shí)施方式
中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)的組合模板中模板2的結(jié)構(gòu)圖；圖10為具體實(shí)施方式
中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)的組合模板中模板3的結(jié)構(gòu) 圖；圖11為具體實(shí)施方式
中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)的組合模板中模板4的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 說明。本發(fā)明基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)造方法的流程如圖1所示。步驟1，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和操作系統(tǒng)的支持下，收集整理設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)和資源。步驟2，將步驟1收集的資料歸類存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中，形成多個(gè)功能庫(kù)。步驟3，根據(jù)各個(gè)功能庫(kù)相對(duì)應(yīng)的構(gòu)造多個(gè)功能器，完成將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)向模板 中集成的功能。主要生成的功能器有
異構(gòu)數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換器提供異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換。一方面進(jìn)行不同設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù) 模型轉(zhuǎn)換，例如從結(jié)構(gòu)分析到熱力學(xué)分析的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；另一方面進(jìn)行不同設(shè)計(jì)主體之 間的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，例如從總體設(shè)計(jì)部門到分系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；規(guī)范集成器對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行集成。一種是可以定量描述的規(guī)則，例如當(dāng)某某設(shè)計(jì) 角大于多少度的時(shí)候，應(yīng)該使用何種算法；另外一種是可以定性描述的規(guī)則，例如AB兩種 材料都適合于某種結(jié)構(gòu)，但是A材料更適合于某種情況，B材料更適合于另外某種情況。知識(shí)集成器對(duì)知識(shí)進(jìn)行集成，一種是成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的集成，例如進(jìn)行某產(chǎn)品設(shè) 計(jì)的時(shí)候，可以先查找到類似產(chǎn)品的成熟設(shè)計(jì)方案，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)；另外一種知 識(shí)是長(zhǎng)久以來設(shè)計(jì)人員形成的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，例如某設(shè)計(jì)變量大致在某范圍內(nèi)取值，又例如當(dāng) 某拐角大于多少度之后工藝難以加工等。應(yīng)用集成器對(duì)工具軟件進(jìn)行集成，例如封裝CAD/CAE工具，通過模板中的參數(shù)改 變CAD/CAE模型的參數(shù)，同時(shí)也將CAD/CAE模型的參數(shù)值賦給模板中的參數(shù)；又例如封裝 MATLAB，在模板中輸入MATLAB命令然后調(diào)用MATLAB軟件得到結(jié)果。算法集成器對(duì)算法進(jìn)行集成。一種是理論算法，一種是工程算法，例如封裝多種航 線優(yōu)化算法，通過模板中參數(shù)的取值調(diào)用多種算法得到優(yōu)化結(jié)果。流程解析器將流程庫(kù)中的流程解析為邏輯流和數(shù)據(jù)流。步驟4，構(gòu)建模板生成器，一方面是提供符合用戶需求的使用界面，另外一方面提 供和下層功能器的接口。平臺(tái)設(shè)計(jì)者根據(jù)具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)查詢?cè)O(shè)計(jì)流程，并確定需要設(shè)計(jì) 的模板數(shù)量及具體內(nèi)容，模板的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。然后，調(diào)用模板生成器按照所確定的 模板數(shù)量和內(nèi)容生成功能獨(dú)立的模板。步驟5，通過調(diào)用流程解析器解析的邏輯流和數(shù)據(jù)流將步驟4生成的多個(gè)單獨(dú)的 模板組合成組合模板，其中模塊組合的基本路由方式示意圖如圖3所示，由此四種基本方 式可以構(gòu)建任意復(fù)雜的模板結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造方法構(gòu)造出的基于模塊的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4 所示，具體包括數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊、異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí)集成模塊、流程 解析模塊、應(yīng)用集成模塊、算法集成模塊、模板生成模塊和組合模板生成模塊。其中數(shù)據(jù)庫(kù) 生成模塊生成的數(shù)據(jù)庫(kù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和流程庫(kù)。收集整理的行業(yè)設(shè)計(jì)所 需數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊，應(yīng)用軟件輸入應(yīng)用集成模塊，算法集輸入算法集成模塊。平臺(tái) 設(shè)計(jì)者可以根據(jù)設(shè)計(jì)目的通過模板生成模塊調(diào)用異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí) 集成模塊、應(yīng)用集成模塊和算法集成模塊中的數(shù)據(jù)，生成功能模板。圖5是本發(fā)明在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)集成設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)施中的軟件結(jié)構(gòu)圖。下面結(jié)合一個(gè)典型的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)流程來說明此平臺(tái)的具體構(gòu)造方 法和結(jié)構(gòu)本實(shí)施例的設(shè)計(jì)目標(biāo)為設(shè)計(jì)一個(gè)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱，圖6是設(shè)計(jì)前收集到的典 型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)的原始流程，這個(gè)流程包括1)指定海拔和假設(shè)一個(gè)理想的推 力_時(shí)間曲線圖；2)設(shè)定推進(jìn)劑類型、燃燒室壓強(qiáng)、燃燒面積和噴管幾何尺寸；3)設(shè)定推進(jìn) 劑形狀；4)計(jì)算推力和比沖。如果推力和比沖合適，就得到了一種潛在的可行設(shè)計(jì)方案，如 果不合適，就需要返回第三步修改推進(jìn)劑形狀，如果仍然不合適，就返回第二步繼續(xù)修改， 如果仍然得不到想要的推力和比沖，就需要返回第一步修改推力_時(shí)間曲線。
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步驟1，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，收集此設(shè)計(jì)過程中需要用到的數(shù)據(jù)和資源。步驟2，將步驟1收集到的資料歸類整理儲(chǔ)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，形成格式規(guī)范的各類數(shù)據(jù) 庫(kù)文件。步驟3，通過步驟2中根據(jù)具體設(shè)計(jì)目標(biāo)生成的數(shù)據(jù)庫(kù)類型和文件，構(gòu)造各個(gè)功能
ο步驟4，平臺(tái)設(shè)計(jì)者通過研究此具體設(shè)計(jì)的原始流程，確定此流程可以用如圖7的 組合模板方式來實(shí)現(xiàn)。按照該組合方式，需要生成四個(gè)獨(dú)立的模板。圖8-圖11展示了這 4個(gè)獨(dú)立模板的具體結(jié)構(gòu)和功能圖8展示了模板1的結(jié)構(gòu)和功能。首先，ATT(海拔，推力，時(shí)間)通過輸入層輸入 到模板中間層，中間層的知識(shí)集成模塊會(huì)根據(jù)ATT從知識(shí)庫(kù)中搜索相似的產(chǎn)品，有些情況 下會(huì)從產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取產(chǎn)品參數(shù)等信息，這些參數(shù)通過知識(shí)集成器集成到模板中，隨后 ATT和SPP(相似產(chǎn)品參數(shù))會(huì)被輸出到下一個(gè)模板中。圖9展示了模板2的結(jié)構(gòu)和功能。首先，ATT和SPP通過輸入層輸入到模板中間 層。隨后，中間層的推進(jìn)劑選擇模塊會(huì)根據(jù)輸入從規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索推進(jìn)劑選擇規(guī)則，隨后 此規(guī)則通過規(guī)范集成器集成到模板中，以幫助用戶選擇合適的推進(jìn)劑；然后中間層會(huì)通過 SPP假定一組燃燒室壓強(qiáng)、燃燒面積、噴管幾何尺寸。當(dāng)推進(jìn)劑類型選定之后，會(huì)從產(chǎn)品數(shù)據(jù) 庫(kù)中讀取此推進(jìn)劑的特征參數(shù)，將其嵌入到模板內(nèi)部，最后將ATT，SPP, CBN(燃燒室壓強(qiáng)、 燃燒面積、噴管幾何尺寸)和PCP(推進(jìn)劑特征參數(shù))作為輸出傳遞到下一個(gè)模板當(dāng)中。圖10展示了模板3的結(jié)構(gòu)和功能。當(dāng)?shù)玫捷斎胫?，中間層的藥柱形狀選擇模塊 會(huì)根據(jù)輸入從規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索藥柱形狀選擇規(guī)則，此規(guī)則通過規(guī)范集成器集成到模板中 以幫助用戶選擇藥柱形狀，如車輪形、星形和樹枝形等形狀；同時(shí)此形狀的燃燒特性參數(shù)也 會(huì)被集成到模板中，當(dāng)選定一種藥柱的時(shí)候，這個(gè)選擇結(jié)果GS (藥柱形狀)會(huì)被輸入到下個(gè) 模板當(dāng)中。圖11展示了模板4的結(jié)構(gòu)和功能。當(dāng)所有的設(shè)計(jì)參數(shù)(SPP，CBN，PCB，GS)都輸入 到這個(gè)模板之后，中間層的藥柱燃燒計(jì)算模塊將從相關(guān)的算法集中搜索算法，這些算法通 過算法集成器集成到模板中，隨后，藥柱燃燒計(jì)算模塊調(diào)用這些不同的算法計(jì)算比沖(Isp) 和推力(Thrust)，用戶可以從中做比較獲得可靠度較高的結(jié)果。如果推力和比沖滿足要求， 那么就得到了一種潛在可行的設(shè)計(jì)方案，如果不滿足，就返回模板3或模板2或模板1重新 開始設(shè)計(jì)。步驟5，按照流程解析器所解析出來的邏輯流和數(shù)據(jù)流將步驟4生成的四個(gè)模板 組合在一起，形成一個(gè)基于模板的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱設(shè)計(jì)平臺(tái)，其簡(jiǎn)圖如圖7所示。平臺(tái)使用者使用過程中，只用操作每個(gè)模板的輸入和輸出，而無需將注意力集中 到軟件的復(fù)雜操作、異構(gòu)數(shù)據(jù)的復(fù)雜轉(zhuǎn)換、復(fù)雜的規(guī)則、復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)上，同時(shí)在設(shè)計(jì)過 程中還能實(shí)時(shí)的調(diào)用現(xiàn)有的知識(shí)作為參考，以達(dá)到快速設(shè)計(jì)的目的。在此案例中，用戶使用此平臺(tái)再現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)間僅為十幾分鐘，而不使用此平 臺(tái)而使用現(xiàn)有技術(shù)的其他方法再現(xiàn)此設(shè)計(jì)至少需要耗費(fèi)數(shù)個(gè)小時(shí)。當(dāng)面對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的 時(shí)候，由于需要更多的設(shè)計(jì)參數(shù)變更及迭代，使用此平臺(tái)能明顯的減少用戶操作的數(shù)量，至 少能減少設(shè)計(jì)時(shí)間30%，而且將用戶從繁重的軟件操作中解脫出來所獲得收益是無法估量 的。
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以上所述的具體描述，對(duì)發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說 明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本 發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，其特征在于包括數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊、異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí)集成模塊、流程解析模塊、應(yīng)用集成模塊、算法集成模塊、模板生成模塊和組合模板生成模塊；其中，數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊的功能為將某個(gè)行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)歸納整理并分類，形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，這些數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和流程庫(kù)；異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的功能為將產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中異構(gòu)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式供模板生成模塊調(diào)用；規(guī)范集成模塊的功能為將規(guī)范庫(kù)中的規(guī)范提取出來供模板生成模塊調(diào)用并集成；知識(shí)集成模塊的功能為將知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)提取出來供模板生成模塊調(diào)用并集成；應(yīng)用集成模塊的功能是將設(shè)計(jì)所用的行業(yè)軟件及應(yīng)用程序集成到模板生成模塊中，以保證模板生成模塊可以直接調(diào)用行業(yè)軟件及應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)計(jì)；算法集成模塊的功能是將設(shè)計(jì)所用的理論及工程算法集成到模板生成模塊中，以保證模板生成模塊可以直接調(diào)用這些算法進(jìn)行設(shè)計(jì)及計(jì)算；模板生成模塊的功能一方面是提供生成用戶界面的必要工具，以方便平臺(tái)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)符合用戶需求的使用界面，另外一方面提供和下層功能器的接口，主要是通過異構(gòu)數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換模塊調(diào)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、通過規(guī)范集成模塊調(diào)用規(guī)范庫(kù)、通過知識(shí)集成模塊調(diào)用知識(shí)庫(kù)、通過應(yīng)用集成模塊調(diào)用應(yīng)用軟件和程序、通過算法集成模塊調(diào)用算法；根據(jù)設(shè)計(jì)需要調(diào)用相關(guān)功能模塊及數(shù)據(jù)，異步生成多個(gè)功能獨(dú)立的模板；流程解析模塊的功能為將流程庫(kù)的內(nèi)容解析為數(shù)據(jù)流和邏輯流，以方便組合模板生成模塊調(diào)用；組合模板生成模塊的功能為調(diào)用流程解析模塊生成的邏輯流，將模板生成模塊所生成的多個(gè)模板組合成一個(gè)組合模板，并調(diào)用數(shù)據(jù)流確定該組合模板中各個(gè)功能模板之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系；上述各模塊間的連接關(guān)系為數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、流程庫(kù)，分別與異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí)集成模塊、流程解析模塊連接；并且，異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊和知識(shí)集成模塊的輸出端，以及應(yīng)用集成模塊和算法集成模塊的輸出端分別與模塊生成模塊的輸入端連接；流程解析模塊接收模板生成模塊的輸出，然后與組合模板生成模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，其特征在于其中數(shù)據(jù)庫(kù)生 成模塊生成的數(shù)據(jù)庫(kù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和流程庫(kù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于模板的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)及其構(gòu)造方法，屬于集成設(shè)計(jì)環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的集成設(shè)計(jì)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊、異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、規(guī)范集成模塊、知識(shí)集成模塊、流程解析模塊、應(yīng)用集成模塊、算法集成模塊、模板生成模塊和組合模板生成模塊。其中數(shù)據(jù)庫(kù)生成模塊生成的數(shù)據(jù)庫(kù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)范庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和流程庫(kù)。當(dāng)用戶使用此平臺(tái)的時(shí)候，直接面對(duì)的是組合模板的使用環(huán)境，他們僅需對(duì)組合模板的輸入輸出進(jìn)行操作，無需關(guān)心其中間模塊的各種集成和運(yùn)算行為。本發(fā)明解決了工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)環(huán)境不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)交換障礙明顯、流程和規(guī)范不規(guī)范、知識(shí)重用效率低下等問題，為工程和產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)統(tǒng)一的集成設(shè)計(jì)環(huán)境。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101980218SQ201010510169
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者曹嘯博, 胡春生, 許承東 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)