一种基于模板的集成设计平台制造技术

本发明专利技术涉及一种基于模板的集成设计平台及其构造方法，属于集成设计环境技术领域。本发明专利技术的集成设计平台包括：数据库生成模块、异步数据转换模块、规范集成模块、知识集成模块、流程解析模块、应用集成模块、算法集成模块、模板生成模块和组合模板生成模块。其中数据库生成模块生成的数据库包括产品数据库、规范库、知识库和流程库。当用户使用此平台的时候，直接面对的是组合模板的使用环境，他们仅需对组合模板的输入输出进行操作，无需关心其中间模块的各种集成和运算行为。本发明专利技术解决了工程和产品设计过程中设计环境不统一、数据交换障碍明显、流程和规范不规范、知识重用效率低下等问题，为工程和产品的数字化设计提供了一个统一的集成设计环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于模板的集成设计平台，属于集成设计环境

技术介绍
自上世纪90年代以来，随着CAD/CAE等软件的普及，集成设计环境就成了一个重 要的研究领域，它力图将设计过程多个阶段、多个学科、多个主体等有机的结合起来，从而 改变传统的并行设计模式，提高设计效率，降低设计成本。因此，开展集成设计环境研究具 有重要的经济和军事意义。国外从1998年开始就从事集成设计环境的研究，国内外有许多学者和研究人员 提出了多种集成方法，如欧共体在ESPRIT计划中完成的CIM-0SA，法国GRAI集成方法体系 GRAI-GIM，美国Florida州立大学NASA AMES研究中心在1998年对针对飞行器设计开发了 基于多代理框架的集成设计平台，NASA Langley研究中心在2002年开发了星际飞行器设 计环境FACE，其后的各个结构和学者都从不同的角度，利用不同的技术来设计集成平台以 达到提高设计效率的目的。在这些平台中，集成方法多种多样，基于的立场和角度各有千秋，但是大部分的集 成方式是基于设计人员对于专业技能非常熟悉，理论知识十分充足，软件的操作非常娴熟， 流程规范十分标准的前提。然而在国内当前环境下，设计人员基础薄弱，对软件应用效率低 下，理论知识薄弱，但是工程经验丰富，对产品的设计思路熟悉，但是其设计流程没有固化， 如果将国外的这些集成方法直接应用必然会给设计人员带来很大的不便，不但不会对设计 过程产生利益，反而会阻碍设计人员的步伐，为此，必须有一种低门槛、高实用性、适用范围 大、高集成度的集成方法及平台来和国内的实际环境相结合从而产生效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是为改善当前集成设计环境中的设计高分散、低耦合的特点，克服 现有平台使用门槛高、实用性差、集成度低的缺点，提供一种使用简单的基于模板的集成设 计平台，以实现工程或产品的快速设计。本专利技术的构造方法以模板为核心，将各种设计规则、设计经验、设计算法等封装在 模板中生成单个模板，然后通过流程解析器将单独的模板组合成组合模板，从而实现知识 重用和快速设计，为工程和产品设计过程中的知识集成、流程集成、数据集成、算法集成、规 范集成、应用集成等提供一个简单的途径，以达到降低设计成本、缩短研发周期的目的。本专利技术的一种基于模板的集成设计平台的构造方法，包括如下步骤步骤1，根据工程或产品的设计需要，收集相关的资源和数据，包括相关的设计方 案、设计图纸、设计流程、设计规范、设计参数、标准协议、设计程序及软件、理论及工程算法寸。步骤2，将步骤1收集的数据进行归纳整理并分类，按照统一的数据建模规则对这 些数据进行数据库模型构建，将这些数据按照规则录入数据库管理系统生成相应的产品数3据库、规范库、知识库、流程库等数据库。步骤3，根据步骤2生成的各个数据库构建异构数据模型转换器、规范集成器、知 识集成器、应用集成器、算法集成器和流程解析器，其各功能器的主要功能为异构数据模型转换器提供不同设计阶段和不同设计主体之间的异构数据模型的 转换。规范集成器对定量描述和定性描述设计规则进行集成。知识集成器对知识进行集成，包括成熟的设计经验和长久以来设计人员形成的设 计经验。应用集成器对工具软件进行集成，其作用为提供设计过程中用到的各种软件的封 装技术，以方便模板随时进行工具软件的封装和调用。算法集成器对理论算法和工程算法进行集成。流程解析器将流程库中的流程解析为逻辑流和数据流，逻辑流确定模板的组合方 式，数据流确定模板间的数据流转。步骤4，构建模板生成器，模板生成器的作用是生成功能独立的单个模板。然后根 据使用人员的设计需求确定具体的设计目标，并从流程库中查看该设计目标的相关设计流 程，确定需要设计的各个模板。然后使用模板生成器调用步骤3所述的各功能器，生成功能 独立，接口良好的模板。本专利技术中的模板结构和生成方式如下所述模板结构分为三层数据输入层、中间层和数据输出层。其中，数据输入层为数据 输入提供接口，数据输出层为数据输出提供接口，中间层完成所需功能的运算和集成，集成 的内容包括规范、知识、算法、应用、产品数据等。模板的生成方式具体为1)平台设计者根据设计需要确定数据输入层所需输入的数据；该输入数据可以 是参数、CAD文件、CAE文件、曲线、图表等；2)平台设计者根据设计需要确定所需生成模板要完成的运算和处理，在中间层将 这些运算和处理设计为对应的模板中间层功能模块，这些功能模块主要是以规则为约束， 以知识为参考，集成应用程序，使用某种算法从而得到结果，结果可以是设计参数，也可以 是CAD/CAE文件，还可以是曲线图表、WORD文档等；3)输出文件通过数据输出层输出到下一个模板当中。步骤5，根据设计目的选择合适的组合方式，将步骤4生成的各个模板组合生成一 个最终供用户使用的模板。模板组合过程为流程解析器将流程表示为逻辑流和控制流，然后通过调用逻辑 流生成组合模板的逻辑结构，通过调用数据流确定组合模板之间的数据流转，从而将多个 单一功能的模板组合成一个符合设计目标的功能完善的组合模板。根据设计目的不同，可以通过调用顺序、选择、分支和循环四种基本的模板路由方 式，构建出任意复杂流程的组合模板。本专利技术的一种基于模板的集成设计平台，包括数据库生成模块、异步数据转换模 块、规范集成模块、知识集成模块、流程解析模块、应用集成模块、算法集成模块、模板生成 模块和组合模板生成模块。其中数据库生成模块生成的数据库包括产品数据库、规范库、知4识库和流程库。本专利技术的集成设计平台中各模块间的连接关系为数据库生成模块中的产品数据 库、规范库、知识库、流程库，分别与异步数据转换模块、规范集成模块、知识集成模块、流程 解析模块连接；并且，异步数据转换模块、规范集成模块和知识集成模块的输出端，以及应 用集成模块和算法集成模块的输出端分别与模块生成模块的输入端连接；流程解析模块接 收模板生成模块的输出，然后与组合模板生成模块连接。所述的数据库生成模块的功能为将某个行业内产品设计所需的数据归纳整理并 分类，形成标准格式的数据库文件，这些数据库主要包括产品数据库、规范库、知识库和流 程库。其中产品数据库包含该产品在其设计周期内所涉及到的产品数据，主要包括产品设 计方案、设计图纸、数据存储格式、存储方法、文件名规则等信息；规范库包含产品设计过程 中所要使用的标准、规则和协议，包括零部件设计标准、文件交换协议、文件传输格式标准 等；知识库包含产品设计过程中所要使用的标准、规则和协议，包括零部件设计标准、文件 交换协议、文件传输格式标准；流程库包含产品设计过程中所涉及的流程，主要包括零部件 设计流程、文件审批流程、方案更改流程等。所述的异步数据转换模块的功能为将产品数据库中异构的产品数据转换为统一 的数据格式供模板生成模块调用。所述的规范集成模块的功能为将规范库中的规范提取出来供模板生成模块调用 并集成。所述的知识集成模块的功能为将知识库中的知识提取出来供模板生成模块调用 并集成。所述的应用集成模块的功能是将设计所用的行业软件及应用程序集成到模板生 成模块中，以保证模板生成模块可以直接调用行业软件及应用程序进行设计。所述的算法集成模块的功能是将设计所用的理论及工程算法集成到模板生成模 块中，以保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模板的集成设计平台，其特征在于：包括数据库生成模块、异步数据转换模块、规范集成模块、知识集成模块、流程解析模块、应用集成模块、算法集成模块、模板生成模块和组合模板生成模块；其中，　　数据库生成模块的功能为将某个行业内产品设计所需的数据归纳整理并分类，形成标准格式的数据库文件，这些数据库主要包括产品数据库、规范库、知识库和流程库；　　异步数据转换模块的功能为将产品数据库中异构的产品数据转换为统一的数据格式供模板生成模块调用；　　规范集成模块的功能为将规范库中的规范提取出来供模板生成模块调用并集成；　　知识集成模块的功能为将知识库中的知识提取出来供模板生成模块调用并集成；　　应用集成模块的功能是将设计所用的行业软件及应用程序集成到模板生成模块中，以保证模板生成模块可以直接调用行业软件及应用程序进行设计；算法集成模块的功能是将设计所用的理论及工程算法集成到模板生成模块中，以保证模板生成模块可以直接调用这些算法进行设计及计算；　　模板生成模块的功能一方面是提供生成用户界面的必要工具，以方便平台设计者设计符合用户需求的使用界面，另外一方面提供和下层功能器的接口，主要是通过异构数据模型转换模块调用产品数据库、通过规范集成模块调用规范库、通过知识集成模块调用知识库、通过应用集成模块调用应用软件和程序、通过算法集成模块调用算法；根据设计需要调用相关功能模块及数据，异步生成多个功能独立的模板；　　流程解析模块的功能为将流程库的内容解析为数据流和逻辑流，以方便组合模板生成模块调用；　　组合模板生成模块的功能为调用流程解析模块生成的逻辑流，将模板生成模块所生成的多个模板组合成一个组合模板，并调用数据流确定该组合模板中各个功能模板之间的数据传递关系；　　上述各模块间的连接关系为：数据库生成模块中的产品数据库、规范库、知识库、流程库，分别与异步数据转换模块、规范集成模块、知识集成模块、流程解析模块连接；并且，异步数据转换模块、规范集成模块和知识集成模块的输出端，以及应用集成模块和算法集成模块的输出端分别与模块生成模块的输入端连接；流程解析模块接收模板生成模块的输出，然后与组合模板生成模块连接。...

【技术特征摘要】
一种基于模板的集成设计平台，其特征在于包括数据库生成模块、异步数据转换模块、规范集成模块、知识集成模块、流程解析模块、应用集成模块、算法集成模块、模板生成模块和组合模板生成模块；其中，数据库生成模块的功能为将某个行业内产品设计所需的数据归纳整理并分类，形成标准格式的数据库文件，这些数据库主要包括产品数据库、规范库、知识库和流程库；异步数据转换模块的功能为将产品数据库中异构的产品数据转换为统一的数据格式供模板生成模块调用；规范集成模块的功能为将规范库中的规范提取出来供模板生成模块调用并集成；知识集成模块的功能为将知识库中的知识提取出来供模板生成模块调用并集成；应用集成模块的功能是将设计所用的行业软件及应用程序集成到模板生成模块中，以保证模板生成模块可以直接调用行业软件及应用程序进行设计；算法集成模块的功能是将设计所用的理论及工程算法集成到模板生成模块中，以保证模板生成模块可以直接调用这些算法进行设计及计算；模板生成模块的功能一方面是提供生成用户界面的必要工具，以方便平台设计者设计符合用户需求的使用界面，另外一方面提供和下层功能器的接口，主...

【专利技术属性】
技术研发人员：许承东，胡春生，曹啸博，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[]