一、前言
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（product data management，PDM）系統(tǒng)將企業(yè)信息化進(jìn)程從單元技術(shù)集成提升到面向過(guò)程的集成，實(shí)現(xiàn)了制造業(yè)企業(yè)知識(shí)的協(xié)同管理，提高了知識(shí)的復(fù)用和融合效率，從而在管理上為企業(yè)實(shí)現(xiàn)最快的上市時(shí)間、最好的質(zhì)量、最低的成本、最優(yōu)的服務(wù)及最清潔的環(huán)境創(chuàng)造了基本的條件。
目前的商品化PDM系統(tǒng)一般提供集成開發(fā)框架和過(guò)程管理基本模塊，通過(guò)工作流引擎技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程驅(qū)動(dòng)與控制功能。但是商品化PDM系統(tǒng)僅能將開發(fā)過(guò)程中的人、數(shù)據(jù)、過(guò)程組合在一起；在過(guò)程控制上多數(shù)仍然停留在對(duì)工作流的控制上，不能智能地獲取知識(shí)支撐企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，因此PDM的應(yīng)用并不能代表企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升。同時(shí)由于難以直接面向設(shè)計(jì)組織知識(shí)，使得PDM難以成為真正的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)" title="設(shè)計(jì)平臺(tái)">設(shè)計(jì)平臺(tái)，從而影響PDM的價(jià)值體現(xiàn)，甚至使其僅僅成為一個(gè)數(shù)據(jù)文件管理軟件。
作者基于PDM系統(tǒng)構(gòu)建汽車制動(dòng)系統(tǒng)" title="制動(dòng)系統(tǒng)">制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)" title="優(yōu)化設(shè)計(jì)">優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。利用PDM提供的流程引擎技術(shù)和圖像共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝知識(shí)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及開發(fā)流程" title="開發(fā)流程">開發(fā)流程的協(xié)同。同時(shí)構(gòu)建在PDM上的平臺(tái)直接面向產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)智能化的知識(shí)互融，知識(shí)自更新以及自學(xué)習(xí)，支持制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)" title="系統(tǒng)設(shè)計(jì)">系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)優(yōu)化，從而提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
二、制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的研究
1．平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖1為基于PDM的汽車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)圖。其中協(xié)同管理平臺(tái)用于提供邏輯上的運(yùn)行容器，為整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行提供服務(wù)，它由一系列的中間件系統(tǒng)、二次封裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和與之相適應(yīng)的封裝工具集等組成；其底層框架為應(yīng)用提供集成服務(wù)，是網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的核心和重點(diǎn)，它獨(dú)立于應(yīng)用服務(wù)。協(xié)同管理平臺(tái)保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的唯一性、實(shí)時(shí)性以及版本的規(guī)范性；借助試驗(yàn)數(shù)據(jù)集成接口保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，減少了企業(yè)產(chǎn)品、工藝、試驗(yàn)等數(shù)據(jù)的失真。
頂層的設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)是構(gòu)建在協(xié)同管理平臺(tái)之上的知識(shí)管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)知識(shí)的發(fā)掘、調(diào)用、推理及校驗(yàn)。根據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用參量匹配的方法調(diào)用PDM級(jí)數(shù)據(jù)和平臺(tái)級(jí)設(shè)計(jì)知識(shí)。因此本平臺(tái)能夠直接為制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的知識(shí)。
圖1 基于PDM系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)
2．優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流程（圖2）
解決制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊是平臺(tái)頂層的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)層，它包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)子系統(tǒng)和性能分析子系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能匹配、結(jié)構(gòu)模式匹配、零部件參數(shù)匹配、制動(dòng)法規(guī)匹配以及校驗(yàn)規(guī)則匹配等一系列的知識(shí)匹配算法，驅(qū)動(dòng)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。
系統(tǒng)自動(dòng)選擇設(shè)計(jì)參量，通過(guò)同類產(chǎn)品數(shù)據(jù)借用設(shè)計(jì)，得到產(chǎn)品的CAD數(shù)模；通過(guò)性能分析子系統(tǒng)，調(diào)用CAE軟件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能預(yù)報(bào)。
圖2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流圖
3．優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)平臺(tái)具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
（1）PDM的基本服務(wù)層提供了上層對(duì)象模型和底層數(shù)據(jù)庫(kù)之間的映射，根據(jù)面向?qū)ο蟮乃枷胩峁?duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取等各種操作，具有屏蔽異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的透明化操作，使得知識(shí)存取功能的開發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)單，而且便于對(duì)知識(shí)搜索、維護(hù)和管理。
（2）應(yīng)用PDM系統(tǒng)基于統(tǒng)一的全局管理模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)和分析知識(shí)的權(quán)限控制，保證了數(shù)據(jù)的安全與統(tǒng)一。
（3）采用B/S模式，開發(fā)的基于Web的PDM系統(tǒng)架構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，滿足了企業(yè)內(nèi)部不同技術(shù)部門之間，以及協(xié)作企業(yè)之間的協(xié)同開發(fā)。
三、設(shè)計(jì)算法的解析與更新
優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的核心在于對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)流程的智能化支持。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要針對(duì)定型的產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)算法，因而算法、參量固定，基于設(shè)計(jì)知識(shí)的推理規(guī)則固定。而構(gòu)建基于PDM系統(tǒng)與知識(shí)管理功能的優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的主要目標(biāo)是：企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變化而不斷更新拓展。因此必須設(shè)計(jì)出一種能夠融合產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程數(shù)據(jù)信息的知識(shí)管理策略，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深度發(fā)掘和有效利用。汽車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)平臺(tái)的主要難點(diǎn)有：
（1）汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)多目標(biāo)的復(fù)雜體系，需要考慮整車動(dòng)力學(xué)性能、制動(dòng)效能、空間結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度與疲勞、制動(dòng)噪聲、材料、成本以及制動(dòng)法規(guī)等各種因素。
（2）設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式和理論算法同樣重要。因此系統(tǒng)必須給用戶提供合適的設(shè)計(jì)算法操作界面，供用戶動(dòng)態(tài)地更新和拓展設(shè)計(jì)流程" title="設(shè)計(jì)流程">設(shè)計(jì)流程中的算法。
（3）設(shè)計(jì)過(guò)程中多目標(biāo)尋優(yōu)使得經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和同類設(shè)計(jì)在產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)中具有重要的指導(dǎo)意義。因此平臺(tái)應(yīng)當(dāng)能夠進(jìn)行案例知識(shí)的積累和發(fā)掘。
基于以上問(wèn)題，提出了設(shè)計(jì)知識(shí)智能管理的實(shí)現(xiàn)策略，如圖3所示。
將設(shè)計(jì)流程劃分為節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)算法動(dòng)態(tài)分配給具體的節(jié)點(diǎn)，組裝成整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)流程。通過(guò)算法解析器，將某一算法中對(duì)應(yīng)的參量進(jìn)行分類，將輸入?yún)⒘恳约巴ㄟ^(guò)參量自動(dòng)匹配的系統(tǒng)推薦初值動(dòng)態(tài)映射到前臺(tái)，形成用戶操作界面。
圖3 設(shè)計(jì)知識(shí)智能管理模塊協(xié)作圖
用戶通過(guò)算法維護(hù)模塊提供的公式更新功能編輯新的計(jì)算公式，形成新的設(shè)計(jì)算法，然后調(diào)用公式分配模塊，將算法提交給對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。新的算法進(jìn)入平臺(tái)之后，借助公式解析器自動(dòng)改變用戶操作界面，形成新的設(shè)計(jì)算法。
這樣，相對(duì)固定的設(shè)計(jì)流程使得軟件實(shí)現(xiàn)成為可能；同時(shí)基于公式解析與維護(hù)的算法解析和更新功能實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)算法的自動(dòng)拓展。