机械产品设计工艺仿真标准验证平台的开发

南京理工大学□鲁 健 李蔚清 周 成 居里锴

计算机技术在20世纪40年代末的出现以及随之而来的迅速发展与广泛应用，加速了各行各业发展的步伐，在各领域引起了一场深刻的技术革命。机械产品设计在这股技术革命的潮流中也发生了巨大的变革。CAX技术的发展，使现代产品设计越来越多地与计算机技术相结合。针对机械产品设计工艺仿真，制定一套严谨的工艺仿真标准是十分必要的。

而传统的机械加工仿真标准一般通过专家评审会议的方式制定，这种方式受主观因素影响大，很多时候很难做到科学、严谨，并且耗费人力物力大，迭代周期长，耗时久，发现问题也不易修正，标准覆盖不全面，有着诸多限制。

针对上述发展现状，为了支撑机械产品设计工艺仿真及信息集成标准的研究，本文对机械加工工艺仿真标准的验证技术进行研究，设计并开发了机械产品设计工艺仿真标准验证平台。平台通过科学严谨的方法，引用行业内成熟产品案例以及可查的专业资料和调查报告，对仿真标准进行验证，最终得到科学严谨、可信度高的验证结果，使标准的制定更加科学、高效。

本文基于B/S架构设计了该验证平台，利用B/S架构良好的可扩展性，将机械产品设计仿真软件和仿真数据集成入平台，平台分为系统管理模块、项目管理模块和项目执行模块。

1 系统管理模块

系统管理模块可以管理验证平台的系统信息，如系统所有人员信息，以及向系统方法库里添加验证算法。

登陆界面如图1所示，系统角色分为系统管理员、项目管理员和仿真执行人员，通过输入各自角色的用户名和密码，登陆系统，进入相应的子系统。

在登陆框中输入系统管理员的用户名和密码，登陆系统。登陆系统后进入系统管理模块。系统管理模块包括用户管理模块和方法库管理。

图1 登陆界面

（1）用户管理模块

在用户管理界面中，用户信息如姓名、权限、部门等信息将在列表中展示。系统管理员可以在用户管理模块对系统的所有用户及其信息进行增删改查。

（2）方法库管理模块

方法库管理模块分为定性方法管理和定量方法管理。通过向系统中添加相关验证算法，可供验证项目执行阶段对数据验证算法进行选取。

2 项目管理模块

项目管理模块负责建立验证项目，对某一项标准，建立相关验证指标体系以及验证流程，并形成对应关系，以供下一阶段执行。

项目管理员登陆系统后进入项目管理模块。项目管理模块包括指标管理、流程管理和项目管理三个子模块。

（1）指标管理子模块

指标即验证指标，标准草案作为文本格式录入系统中，同时将标准文本分解为形式化的指标体系，可以系统地进行验证。

项目管理员进入指标管理子模块，可以看到自己创建的指标树模板，并进行指标树的创建。指标树名称和版本号共同决定了一个惟一的指标树模板。

进入指标树创建界面，创建指标树节点详细信息，如选择评估方法等属性，并与标准相关联。点击 “保存”对指标信息进行存储，如图2所示。

图2 指标创建

指标树创建完毕后，可以显示指标对标准的覆盖情况，即每条指标对应了哪些标准内容，并显示完整的标准文档以供参考对比，如图3所示。

图3 指标与标准对应情况

（2）流程管理子模块

项目管理员在该模块中可以看到自己建立的项目流程，并对项目流程进行增删改查。验证平台内嵌了适应于浏览器的流程编辑工具，对每一个项目，项目管理员可以利用流程编辑工具在平台中对流程环节进行设置，并能将创建完成的流程以模板形式保存在数据库中，仿真执行时可以从数据库中加载该模板。

（3）项目管理子模块

项目管理员在项目管理子模块中有权限看到自己创建的项目及项目相关的信息并可以进行项目的增删改查。项目名称和版本号共同决定了一个惟一的项目。

项目状态有未执行、进行中、已完成等。项目管理员只可以对未执行的项目进行项目配置。对于正在执行中的的项目，可以点进查看执行情况，对于已完成的项目，可以点击查看评估结果。

项目管理员进入项目配置界面。配置界面分为指标树配置和流程配置两部分。在两个部分中会显示项目管理员自己创建的所有指标树模板和流程模板，并为项目选择对应的指标树和流程，并提交保存。保存后该项目的指标树和流程已被惟一确定。进入指标节点和流程节点的对应配置界面。

指标节点和流程节点的对应配置如图4所示。进入界面后，分为两部分，第一部分为未被配置的指标树，可显示为红叉并显示已被分配给流程节点的指标树分值 （100/XX）；第二部分为之前提交的项目对应的流程图。

图4 项目流程及指标关联

可以右击流程节点进行节点配置。弹出配置窗口，显示系统管理员创建的仿真人员和项目对应的指标树，选择对应的仿真执行人员和指标节点并分配给该流程节点相应的指标分值。

在分配人员一栏右侧点击 “选择”为节点分配执行人员。在指标一栏右侧点击 “选择”为节点分配对应的指标节点。通过这一环节，完成流程节点信息的配置，流程节点和标准形成的指标以及相关仿真执行人员形成了关联。

3 仿真执行模块

仿真执行人员登陆进入仿真执行模块。仿真执行人员可以在项目列表中看到项目管理员分配给自己的项目，并执行相应的节点。项目列表里会显示项目名称、版本号、项目状态、指标覆盖情况。项目分为定性项目和定量项目。

（1）定性项目模块

在界面上方显示版本迭代情况，左侧显示指标树，右侧显示流程图，中间为验证执行界面和执行结果日志信息。

通过选择流程中相应的节点进行验证。针对每个环节，对其对应的指标可以选择相应的评估方法，可上传评估文档和文献，也可以上传专家评估报告。

上传成功后在日志信息中可以查看已提交的专家报告。为整个项目执行提供了各环节的回溯和复盘，便于统筹整个项目执行的整体情况，以及验证总结。

验证方法由仿真执行人员在初期系统管理员入库的算法中选择需要的具体方法，作为项目中要执行的验证方法，实现算法的动态调用。

在每个环节执行完成时，仿真执行人员根据该环节各种方法的验证情况综合考虑，提交该环节的总结报告和得分情况，并予以提交。

在定性项目执行完成时，可提交总的评估报告。在项目管理界面中，对于所有节点已执行完毕但未提交总的评估报告的项目，将会提醒项目管理员查看所有环节的结果并提交总的评估报告，结束项目。

项目执行完成后，在项目列表中可以分别查看每个项目的总结报告，点击 “查看评估结果”按钮，显示已提交的评估报告。

（2）定量项目模块

定量项目界面的构造和定性界面类似。仿真执行人员可看到分配给自己的项目，并进入定量项目执行界面。

定量界面上方有当前版本情况。左侧为指标树并显示实时得分，右侧为流程并显示执行情况 （以不同颜色区分是否执行），中间为仿真执行界面。

项目执行过程中，通过点击节点可以查看每个节点的属性，即项目管理阶段分配的人员和指标等信息。

本平台的定量项目验证采用集成机械产品设计仿真软件，实现在界面中操作仿真软件并直接获取仿真软件执行情况到项目流程中，并对仿真结果数据进行算法评估。

对于每个节点的评估，可以根据算法形式选择输入参数或者上传参数文件。点击 “查看原始数据”，将数据可视化显示。点击不同展示方式可以将数据以折线图、柱状图、纯文本形式展示。

对于每个节点的评估有不同的算法，点击 “添加评估方法”可以从算法库中储存的算法中添加。

上传参数完成后，点击 “执行算法”，得出算法结果并予以展示，环节获得相应评分。

案例执行完成后，对于定量项目中遇到的问题以及评估结果和分析，可以通过上传报告的形式和得分一起保存。最后形成的报告可以保存为文件导出，供专家审核，便于回溯，对标准进行修改。

4 总结

本文针对机械产品设计工艺仿真标准的验证问题，设计并开发了基于B/S的验证平台，将标准内容转化为可执行的验证指标在平台中执行，整合了以往的主观评价方法，并将用于标准验证的机械产品设计仿真软件集成进验证平台中进行统一操作。对系统管理、项目管理和仿真执行管理几个主要模块进行了功能介绍并展示了运行案例，从整体执行过程中，可以看出验证平台较以往单纯的专家评价和单项指标分别验证具有如下优点：集成度高；易于统筹；支持全生命周期的标准迭代修改；能够形成整个项目的验证结果报告，供专家参考，进而形成新的标准草案。