機械產品設計工藝仿真標準驗證平臺的開發(fā)

南京理工大學□魯 健 李蔚清 周 成 居里鍇

計算機技術在20世紀40年代末的出現以及隨之而來的迅速發(fā)展與廣泛應用，加速了各行各業(yè)發(fā)展的步伐，在各領域引起了一場深刻的技術革命。機械產品設計在這股技術革命的潮流中也發(fā)生了巨大的變革。CAX技術的發(fā)展，使現代產品設計越來越多地與計算機技術相結合。針對機械產品設計工藝仿真，制定一套嚴謹的工藝仿真標準是十分必要的。

而傳統(tǒng)的機械加工仿真標準一般通過專家評審會議的方式制定，這種方式受主觀因素影響大，很多時候很難做到科學、嚴謹，并且耗費人力物力大，迭代周期長，耗時久，發(fā)現問題也不易修正，標準覆蓋不全面，有著諸多限制。

針對上述發(fā)展現狀，為了支撐機械產品設計工藝仿真及信息集成標準的研究，本文對機械加工工藝仿真標準的驗證技術進行研究，設計并開發(fā)了機械產品設計工藝仿真標準驗證平臺。平臺通過科學嚴謹的方法，引用行業(yè)內成熟產品案例以及可查的專業(yè)資料和調查報告，對仿真標準進行驗證，最終得到科學嚴謹、可信度高的驗證結果，使標準的制定更加科學、高效。

本文基于B/S架構設計了該驗證平臺，利用B/S架構良好的可擴展性，將機械產品設計仿真軟件和仿真數據集成入平臺，平臺分為系統(tǒng)管理模塊、項目管理模塊和項目執(zhí)行模塊。

1 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊可以管理驗證平臺的系統(tǒng)信息，如系統(tǒng)所有人員信息，以及向系統(tǒng)方法庫里添加驗證算法。

登陸界面如圖1所示，系統(tǒng)角色分為系統(tǒng)管理員、項目管理員和仿真執(zhí)行人員，通過輸入各自角色的用戶名和密碼，登陸系統(tǒng)，進入相應的子系統(tǒng)。

在登陸框中輸入系統(tǒng)管理員的用戶名和密碼，登陸系統(tǒng)。登陸系統(tǒng)后進入系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理模塊包括用戶管理模塊和方法庫管理。

圖1 登陸界面

（1）用戶管理模塊

在用戶管理界面中，用戶信息如姓名、權限、部門等信息將在列表中展示。系統(tǒng)管理員可以在用戶管理模塊對系統(tǒng)的所有用戶及其信息進行增刪改查。

（2）方法庫管理模塊

方法庫管理模塊分為定性方法管理和定量方法管理。通過向系統(tǒng)中添加相關驗證算法，可供驗證項目執(zhí)行階段對數據驗證算法進行選取。

2 項目管理模塊

項目管理模塊負責建立驗證項目，對某一項標準，建立相關驗證指標體系以及驗證流程，并形成對應關系，以供下一階段執(zhí)行。

項目管理員登陸系統(tǒng)后進入項目管理模塊。項目管理模塊包括指標管理、流程管理和項目管理三個子模塊。

（1）指標管理子模塊

指標即驗證指標，標準草案作為文本格式錄入系統(tǒng)中，同時將標準文本分解為形式化的指標體系，可以系統(tǒng)地進行驗證。

項目管理員進入指標管理子模塊，可以看到自己創(chuàng)建的指標樹模板，并進行指標樹的創(chuàng)建。指標樹名稱和版本號共同決定了一個惟一的指標樹模板。

進入指標樹創(chuàng)建界面，創(chuàng)建指標樹節(jié)點詳細信息，如選擇評估方法等屬性，并與標準相關聯。點擊 “保存”對指標信息進行存儲，如圖2所示。

圖2 指標創(chuàng)建

指標樹創(chuàng)建完畢后，可以顯示指標對標準的覆蓋情況，即每條指標對應了哪些標準內容，并顯示完整的標準文檔以供參考對比，如圖3所示。

圖3 指標與標準對應情況

（2）流程管理子模塊

項目管理員在該模塊中可以看到自己建立的項目流程，并對項目流程進行增刪改查。驗證平臺內嵌了適應于瀏覽器的流程編輯工具，對每一個項目，項目管理員可以利用流程編輯工具在平臺中對流程環(huán)節(jié)進行設置，并能將創(chuàng)建完成的流程以模板形式保存在數據庫中，仿真執(zhí)行時可以從數據庫中加載該模板。

（3）項目管理子模塊

項目管理員在項目管理子模塊中有權限看到自己創(chuàng)建的項目及項目相關的信息并可以進行項目的增刪改查。項目名稱和版本號共同決定了一個惟一的項目。

項目狀態(tài)有未執(zhí)行、進行中、已完成等。項目管理員只可以對未執(zhí)行的項目進行項目配置。對于正在執(zhí)行中的的項目，可以點進查看執(zhí)行情況，對于已完成的項目，可以點擊查看評估結果。

項目管理員進入項目配置界面。配置界面分為指標樹配置和流程配置兩部分。在兩個部分中會顯示項目管理員自己創(chuàng)建的所有指標樹模板和流程模板，并為項目選擇對應的指標樹和流程，并提交保存。保存后該項目的指標樹和流程已被惟一確定。進入指標節(jié)點和流程節(jié)點的對應配置界面。

指標節(jié)點和流程節(jié)點的對應配置如圖4所示。進入界面后，分為兩部分，第一部分為未被配置的指標樹，可顯示為紅叉并顯示已被分配給流程節(jié)點的指標樹分值 （100/XX）；第二部分為之前提交的項目對應的流程圖。

圖4 項目流程及指標關聯

可以右擊流程節(jié)點進行節(jié)點配置。彈出配置窗口，顯示系統(tǒng)管理員創(chuàng)建的仿真人員和項目對應的指標樹，選擇對應的仿真執(zhí)行人員和指標節(jié)點并分配給該流程節(jié)點相應的指標分值。

在分配人員一欄右側點擊 “選擇”為節(jié)點分配執(zhí)行人員。在指標一欄右側點擊 “選擇”為節(jié)點分配對應的指標節(jié)點。通過這一環(huán)節(jié)，完成流程節(jié)點信息的配置，流程節(jié)點和標準形成的指標以及相關仿真執(zhí)行人員形成了關聯。

3 仿真執(zhí)行模塊

仿真執(zhí)行人員登陸進入仿真執(zhí)行模塊。仿真執(zhí)行人員可以在項目列表中看到項目管理員分配給自己的項目，并執(zhí)行相應的節(jié)點。項目列表里會顯示項目名稱、版本號、項目狀態(tài)、指標覆蓋情況。項目分為定性項目和定量項目。

（1）定性項目模塊

在界面上方顯示版本迭代情況，左側顯示指標樹，右側顯示流程圖，中間為驗證執(zhí)行界面和執(zhí)行結果日志信息。

通過選擇流程中相應的節(jié)點進行驗證。針對每個環(huán)節(jié)，對其對應的指標可以選擇相應的評估方法，可上傳評估文檔和文獻，也可以上傳專家評估報告。

上傳成功后在日志信息中可以查看已提交的專家報告。為整個項目執(zhí)行提供了各環(huán)節(jié)的回溯和復盤，便于統(tǒng)籌整個項目執(zhí)行的整體情況，以及驗證總結。

驗證方法由仿真執(zhí)行人員在初期系統(tǒng)管理員入庫的算法中選擇需要的具體方法，作為項目中要執(zhí)行的驗證方法，實現算法的動態(tài)調用。

在每個環(huán)節(jié)執(zhí)行完成時，仿真執(zhí)行人員根據該環(huán)節(jié)各種方法的驗證情況綜合考慮，提交該環(huán)節(jié)的總結報告和得分情況，并予以提交。

在定性項目執(zhí)行完成時，可提交總的評估報告。在項目管理界面中，對于所有節(jié)點已執(zhí)行完畢但未提交總的評估報告的項目，將會提醒項目管理員查看所有環(huán)節(jié)的結果并提交總的評估報告，結束項目。

項目執(zhí)行完成后，在項目列表中可以分別查看每個項目的總結報告，點擊 “查看評估結果”按鈕，顯示已提交的評估報告。

（2）定量項目模塊

定量項目界面的構造和定性界面類似。仿真執(zhí)行人員可看到分配給自己的項目，并進入定量項目執(zhí)行界面。

定量界面上方有當前版本情況。左側為指標樹并顯示實時得分，右側為流程并顯示執(zhí)行情況 （以不同顏色區(qū)分是否執(zhí)行），中間為仿真執(zhí)行界面。

項目執(zhí)行過程中，通過點擊節(jié)點可以查看每個節(jié)點的屬性，即項目管理階段分配的人員和指標等信息。

本平臺的定量項目驗證采用集成機械產品設計仿真軟件，實現在界面中操作仿真軟件并直接獲取仿真軟件執(zhí)行情況到項目流程中，并對仿真結果數據進行算法評估。

對于每個節(jié)點的評估，可以根據算法形式選擇輸入參數或者上傳參數文件。點擊 “查看原始數據”，將數據可視化顯示。點擊不同展示方式可以將數據以折線圖、柱狀圖、純文本形式展示。

對于每個節(jié)點的評估有不同的算法，點擊 “添加評估方法”可以從算法庫中儲存的算法中添加。

上傳參數完成后，點擊 “執(zhí)行算法”，得出算法結果并予以展示，環(huán)節(jié)獲得相應評分。

案例執(zhí)行完成后，對于定量項目中遇到的問題以及評估結果和分析，可以通過上傳報告的形式和得分一起保存。最后形成的報告可以保存為文件導出，供專家審核，便于回溯，對標準進行修改。

4 總結

本文針對機械產品設計工藝仿真標準的驗證問題，設計并開發(fā)了基于B/S的驗證平臺，將標準內容轉化為可執(zhí)行的驗證指標在平臺中執(zhí)行，整合了以往的主觀評價方法，并將用于標準驗證的機械產品設計仿真軟件集成進驗證平臺中進行統(tǒng)一操作。對系統(tǒng)管理、項目管理和仿真執(zhí)行管理幾個主要模塊進行了功能介紹并展示了運行案例，從整體執(zhí)行過程中，可以看出驗證平臺較以往單純的專家評價和單項指標分別驗證具有如下優(yōu)點：集成度高；易于統(tǒng)籌；支持全生命周期的標準迭代修改；能夠形成整個項目的驗證結果報告，供專家參考，進而形成新的標準草案。