基于决策表的风电机组传动链配置设计方法

冯文涛

（铁岭师范高等专科学校 理工学院，铁岭 112000）

0 引言

风力发电是一个涉及机械、空气动力、电力电子技术、自动控制等多学科的复杂问题，其核心内容是实现风能—机械能—电能之间的转换。其风能转化为机械能是通过一系列的传动来完成的[1]。目前，风电机组传动链多采用半理论、半经验的设计方法，设计过程重复多，周期长，导致风电机组设计效率较低。因此，建立能快速响应客户需求的风电机组传动链配置设计系统尤为重要。随着客户个性化程度的日益提高，产品生产模式逐渐从大批量生产向大批量定制转变。快速响应客户需求，进行大批量定制生产，产品配置则是实现的关键技术之一，产品配置方法是产品配置的核心[2]。

针对在风电机组传动链设计过程中，其零部件结构、尺寸参数可由理论和经验相结合形成的约束规则来确定的特点，提出了基于决策表的风电机组传动链的配置模型，给出了配置引擎对传动链的解析和调用过程，通过用户需求驱动配置系统逐层匹配生成传动链的配置清单。是在正确理解客户需求的基础上，通过对产品所蕴含知识、关系和经验的有效提取及合理表达而构建的配置平台[3]。风电机组传动链配置设计系统以传动链配置模板为基础，按照输入的传动链参数，依据设计知识库中零部件的装配关系及约束关系，配置出风电机组传动链的结构实例。

如图1所示给出了风电机组传动链的配置模型。

风电机组传动链配置模板包含了机组传动链所有零部件组合的结构模型，并且包含传动链结构各节点的配置知识规则和约束关系规则的字符串连接[4]，配置模板的数据在数据库中的存储是以事物特性表、事物决策表以及规则知识库等形式共同构成。它通过各个知识规则和约束的连接

图1 风电机组传动链的配置模型

1 风电机组传动链的配置模型

产品配置的基础是建立有效的配置模型。产品配置模型字符串同配置产品的知识规则表联系起来，共同支持的产品的配置过程。

配置引擎是整个风电机组传动链配置系统的核心。其过程是通过输入传动链设计的基本参数，销售引擎提取知识库里面的规则、约束及数据信息，按照风电机组传动链的基本模型树定义的顺序，输出初步的配置实例，当设计引擎无法从知识库中配置出相应的零部件时，则配置引擎提示设计人员针对该部件进行重新设计，利用设计引擎把该设计规则和计算数据加入到知识库中。下次配置引擎遇到同样问题时，可以自动配置出实例。设计引擎以智能体的形式存在，保证了设计引擎的自学习性和知识库的扩充性。

产品知识规则以决策表的形式表达，在配置引擎对知识规则的解析上，本系统采用正则表达的方法对知识规则库进行搜索和匹配。正则表达式作为一个模板，将某个字符模式与所搜索的字符串进行匹配。本系统对风电机组传动链设计规则进行搜索和匹配时，只需实现简单的加减乘除的匹配模式即可。

以下为本系统正则解析的运行实例：

连接知识规则库的字符串：（；CLX_Transmission；）T1=；CLX_Value_T1；T2=；CLX_Value_T2；T3=；CLX_Value_T3 ；(T1：齿轮箱增速比；T2：齿轮箱重量；T3：齿轮箱厂家)

解析：把 CLX_Transmission、CLX_Value_T1、CLX_Value_T2、CLX_Value_T3 ； 这 类 的 字 符串与系统存在的变量相匹配，当客户选取参数：“CLX_一级行星+两级平行轴”，增速比为56.5 ，重量为9700 Kg ”，匹配后的结果如下：“CLX_重齿 _FL600”。

2 基于决策表的风电机组传动链的知识表达

针对风电机组传动链设计知识领域的特点，本文采用基于决策表的知识表达方法作为传动链设计知识规则表达的理论依据[5]。

首次按照传动链部件的装配关系将其知识分类，传动链的知识分类与产品结构组成存在对应关系，比如对于齿轮箱零件类，该零件的知识存储在“风电机组传动链知识分类——齿轮箱”中，同时零部件之间存在相互配置关系、约束的知识。风电机组传动链设计的各种规则可以按简单的方式罗列在决策表中，表示相关联的，需要在配置过程中被调用的 “IF-THEN”形式的联系。

表1是“风电机组传动链知识分类——齿轮箱”模块知识的决策表例子。

风电机组传动链配置系统对决策表的调用遵循以下的过程：

零部件的决策知识表与风电机组传动链知识结构树上的对象存在对应联系，这样传动链结构树及其决策表就组成一个信息单元。在传动链的配置过程中，传动链配置系统将用户可选择的参数数据从决策表中取出存入用来构建动态菜单的调用框架里。在这个动态框架里，客户可以对用来选择准则的数值进行挑选，然后在存入决策表中。这样，根据输入的参数信息，就能够在决策表的活动区中对零部件进行筛选。每一个从最完整传动链结构中派生出来的传动链配置表示了一个具体的风电机组传动链结构[6]。

图2以风电机组齿轮箱为例，讲述了风电机组齿轮箱的决策表知识调用过程。现在客户根据输入传动链的设计参数来判定具体齿轮箱型号及属性参数，如当客户选择“传动方式为一级行星+两级平行轴，增速比为56.5，参考重量9700 Kg”，为判断风机中齿轮箱配置输入条件，可以由系统自动判定输出的可选部件为重齿_FL600，判断过程完成。

由此可见，风电机组传动链设计知识需要描述的判定由一组操作组成，并且是否执行某些操作又取决于一组条件，这时候用决策表描写加工逻辑比较合适。并且与传统的基于规则的产生式的产品配置系统相比，用决策表管理传动链配置

表1 风电机组传动链齿轮箱决策表

图2 风电机组传动链决策表的知识调用

知识具有开放性，易于扩展和管理的优点。

3 基于决策表的风电机组传动链的配置流程

产品配置的过程是一个信息流动的过程，通过客户需求映射，将客户需求转化为产品的技术需求，然后根据产品功能结构树将产品的技术需求进行分解，匹配各级产品功能结构单元的实例，产品功能结构实例的匹配过程就是产品配置设计的过程[7]。

配置流程如下：

1）产品类型选择，根据产品的功能结构对产品进行模块划分，通过选择设计产品的类型链接到相应的模块。

2）配置参数选取，其中包括初始参数选取和设计参数选取两个阶段，有两种初始参数接受的方法，一种是手工直接输入，另一种可以直接从企业的系统设计库中导入已有的初始参数；然后输入设计人员关心的设计参数，并保存设计状态。

3）配置引擎搜索，配置引擎按照配置模型的顺序调用知识规则库进行配置，如果配置模型全部匹配，则生成配置好的结构实例；如果配置引擎无法全部匹配配置模型，则提示设计人员，没有配置成功的零部件信息，帮助设计人员快速、准确定位要重新设计的零部件。

4）生成产品配置清单。它将作为各部门主要的共享资源，指导企业生产出满足客户需求的产品。

图3所示为风电机组传动链配置设计主界面；在树控件中选择需要配置的零件，点击下面的产品配置进入到传动链参数输入界面，如图4所示。客户可以对需求参数进行添加、删除等数据操作，输入完参数之后单击保存得到如图3所示的配置实例，通过客户需求与产品实例匹配输出配置产品。通过上述方法，在满足客户需求的同时，实现了缩短设计周期、降低设计成本的目的。

图3 风电机组传动链配置设计主界面

图4 风电机组传动链齿轮箱参数输入界面

4 结论

本文采用决策表知识表达方法描述风电机组传动链设计的约束规则，依据机组传动链之间的装配关系搭建产品配置模型，结合产品配置过程，对配置引擎调用知识规则的过程进行了具体讨论，给出了正则表示的知识解析方法，最后配置模型

逐层匹配用户需求，映射生成零部件实例，有效提高配置效率，使配置过程更具有柔性。本系统配置设计方法在风电机组传动链的配置设计中已得到有效的应用，该方法能够缩短产品研发周期，减轻设计人员工作量，对风电机组设计有很大的借鉴意义。

[1] 熊礼俭. 风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及规范使用手册[Z]. 北京: 北京科技出版社, 2003.

[2] 谭建荣,李涛, 戴若夷.支持大批量定制的产品配置设计系统的研究[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2003,15(8): 931-937.

[3] 张劲松, 王启富, 万立, 等. 基于BOM的产品概念设计方案求解技术[J]. 计算机集成制造系统, 2003, 9(5): 344-350.

[4] 李涛. 面向大批量定制的敏捷产品配置与柔性生产控制的研究[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 2002.

[5] 佟振博. 知识库在工艺路线决策中的应用[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2002.

[6] 孔刚. 产品配置与过程管理中若干关键技术的研究与实现[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 2002.

[7] 万飞. 基于知识管理的电梯配置系统的研究与开发[M].大连: 大连理工大学出版社, 2005.