機械產(chǎn)品設(shè)計工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)驗證平臺的開發(fā)

南京理工大學(xué)□魯 健 李蔚清 周 成 居里鍇

計算機技術(shù)在20世紀(jì)40年代末的出現(xiàn)以及隨之而來的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，加速了各行各業(yè)發(fā)展的步伐，在各領(lǐng)域引起了一場深刻的技術(shù)革命。機械產(chǎn)品設(shè)計在這股技術(shù)革命的潮流中也發(fā)生了巨大的變革。CAX技術(shù)的發(fā)展，使現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計越來越多地與計算機技術(shù)相結(jié)合。針對機械產(chǎn)品設(shè)計工藝仿真，制定一套嚴謹?shù)墓に嚪抡鏄?biāo)準(zhǔn)是十分必要的。

而傳統(tǒng)的機械加工仿真標(biāo)準(zhǔn)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(xué)、嚴謹，并且耗費人力物力大，迭代周期長，耗時久，發(fā)現(xiàn)問題也不易修正，標(biāo)準(zhǔn)覆蓋不全面，有著諸多限制。

針對上述發(fā)展現(xiàn)狀，為了支撐機械產(chǎn)品設(shè)計工藝仿真及信息集成標(biāo)準(zhǔn)的研究，本文對機械加工工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)的驗證技術(shù)進行研究，設(shè)計并開發(fā)了機械產(chǎn)品設(shè)計工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)驗證平臺。平臺通過科學(xué)嚴謹?shù)姆椒ǎ眯袠I(yè)內(nèi)成熟產(chǎn)品案例以及可查的專業(yè)資料和調(diào)查報告，對仿真標(biāo)準(zhǔn)進行驗證，最終得到科學(xué)嚴謹、可信度高的驗證結(jié)果，使標(biāo)準(zhǔn)的制定更加科學(xué)、高效。

本文基于B/S架構(gòu)設(shè)計了該驗證平臺，利用B/S架構(gòu)良好的可擴展性，將機械產(chǎn)品設(shè)計仿真軟件和仿真數(shù)據(jù)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(yīng)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(quán)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(guān)驗證算法，可供驗證項目執(zhí)行階段對數(shù)據(jù)驗證算法進行選取。

2 項目管理模塊

項目管理模塊負責(zé)建立驗證項目，對某一項標(biāo)準(zhǔn)，建立相關(guān)驗證指標(biāo)體系以及驗證流程，并形成對應(yīng)關(guān)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(biāo)管理、流程管理和項目管理三個子模塊。

（1）指標(biāo)管理子模塊

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

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

進入指標(biāo)樹創(chuàng)建界面，創(chuàng)建指標(biāo)樹節(jié)點詳細信息，如選擇評估方法等屬性，并與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。點擊 “保存”對指標(biāo)信息進行存儲，如圖2所示。

圖2 指標(biāo)創(chuàng)建

指標(biāo)樹創(chuàng)建完畢后，可以顯示指標(biāo)對標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋情況，即每條指標(biāo)對應(yīng)了哪些標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，并顯示完整的標(biāo)準(zhǔn)文檔以供參考對比，如圖3所示。

圖3 指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)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(nèi)嵌了適應(yīng)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(shè)置，并能將創(chuàng)建完成的流程以模板形式保存在數(shù)據(jù)庫中，仿真執(zhí)行時可以從數(shù)據(jù)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(quán)限看到自己創(chuàng)建的項目及項目相關(guān)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(jié)果。

項目管理員進入項目配置界面。配置界面分為指標(biāo)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(biāo)樹模板和流程模板，并為項目選擇對應(yīng)的指標(biāo)樹和流程，并提交保存。保存后該項目的指標(biāo)樹和流程已被惟一確定。進入指標(biāo)節(jié)點和流程節(jié)點的對應(yīng)配置界面。

指標(biāo)節(jié)點和流程節(jié)點的對應(yīng)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(biāo)樹，可顯示為紅叉并顯示已被分配給流程節(jié)點的指標(biāo)樹分值 （100/XX）；第二部分為之前提交的項目對應(yīng)的流程圖。

圖4 項目流程及指標(biāo)關(guān)聯(lián)

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(yīng)的指標(biāo)樹，選擇對應(yīng)的仿真執(zhí)行人員和指標(biāo)節(jié)點并分配給該流程節(jié)點相應(yīng)的指標(biāo)分值。

在分配人員一欄右側(cè)點擊 “選擇”為節(jié)點分配執(zhí)行人員。在指標(biāo)一欄右側(cè)點擊 “選擇”為節(jié)點分配對應(yīng)的指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)形成的指標(biāo)以及相關(guān)仿真執(zhí)行人員形成了關(guān)聯(lián)。

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(yīng)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(biāo)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(cè)顯示指標(biāo)樹，右側(cè)顯示流程圖，中間為驗證執(zhí)行界面和執(zhí)行結(jié)果日志信息。

通過選擇流程中相應(yīng)的節(jié)點進行驗證。針對每個環(huán)節(jié)，對其對應(yīng)的指標(biāo)可以選擇相應(yīng)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(fù)盤，便于統(tǒng)籌整個項目執(zhí)行的整體情況，以及驗證總結(jié)。

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(xiàn)算法的動態(tài)調(diào)用。

在每個環(huán)節(jié)執(zhí)行完成時，仿真執(zhí)行人員根據(jù)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(jié)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(jié)果并提交總的評估報告，結(jié)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(jié)報告，點擊 “查看評估結(jié)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(gòu)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(dāng)前版本情況。左側(cè)為指標(biāo)樹并顯示實時得分，右側(cè)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(biāo)等信息。

本平臺的定量項目驗證采用集成機械產(chǎn)品設(shè)計仿真軟件，實現(xiàn)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(jié)果數(shù)據(jù)進行算法評估。

對于每個節(jié)點的評估，可以根據(jù)算法形式選擇輸入?yún)?shù)或者上傳參數(shù)文件。點擊 “查看原始數(shù)據(jù)”，將數(shù)據(jù)可視化顯示。點擊不同展示方式可以將數(shù)據(jù)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(shù)完成后，點擊 “執(zhí)行算法”，得出算法結(jié)果并予以展示，環(huán)節(jié)獲得相應(yīng)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(jié)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(dǎo)出，供專家審核，便于回溯，對標(biāo)準(zhǔn)進行修改。

4 總結(jié)

本文針對機械產(chǎn)品設(shè)計工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)的驗證問題，設(shè)計并開發(fā)了基于B/S的驗證平臺，將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的驗證指標(biāo)在平臺中執(zhí)行，整合了以往的主觀評價方法，并將用于標(biāo)準(zhǔn)驗證的機械產(chǎn)品設(shè)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)迭代修改；能夠形成整個項目的驗證結(jié)果報告，供專家參考，進而形成新的標(biāo)準(zhǔn)草案。