基于工作流理論的建筑加固設計文檔生成模型研究

摘要：建筑加固設計的一項重要工作就是編制計算書文檔，文中介紹目前國內建筑加固設計文檔自動生成軟件的現況，闡述了文檔生成模型的研究內容，引入了工作流參考模型，給出了文檔生成模型的結構，并模型實現的技術可行性進行分析。

關鍵詞：工作流 加固設計 CAD 文檔生成

0 引言

隨著我國建筑事業的蓬勃發展，建筑結構的安全性和耐久性愈加重要。有關部門和專家在加固設計軟件的開發和研究方面做了大量的工作，目前在建筑加固領域具有代表性的軟件產品主要有：PKPM軟件工程部開發的建筑抗震鑒定和加固設計軟件、東南大學的“東大迪普”加固設計軟件以及一些加固設計工程師編寫的軟件模塊。這些軟件提供了圖形化界面，在一定程度上提高了加固設計的工作效率。但對固設計文檔自動生成卻沒能提供很好的支持。因而，研究一種統一的方式對加固設計文檔生成進行處理顯得特別有意義。本文將結合“永固建筑結構加固設計系統”（YGJGCad）的實際需求，借助工作流理論和概念，提出了一個建筑加固設計文檔生成的模型。

1 建筑加固設計文檔生成模型的研究內容

加固設計計算的結果是一套計算書和CAD施工圖紙，計算書通常是提交給上級主管部門進行方案審查的正式性文件。要實現不同建筑結構不同構件的加固方法使用統一的文檔生成模型，必須考慮使用一種方法處理不同構件、不同加固方法的運算。為實現這一目標，需要對以下幾個方面的內容展開研究：

①對不同的加固模塊的設計參數進行標準化定義。不同的加固模塊使用的加固設計計算方法不同，計算過程中所使用到的加固設計規范參數也不一樣，因此必須對參數的表示進行標準化定義，才有可能讓工作流引擎算法對不同的加固模塊進行統一的數據處理。②研制加固模塊GUI生成器。用以接收加固設計工程人員的參數輸入，并形式化為標準的工作流數據表示。③過程控制數據的標準化表示。過程控制數據是加固設計計算的核心，它決定著數據執行的流程和數據去向，直接影響加固設計的最終輸出。④通用數學表達識別、計算算法研究及Office公式生成算法研究。過程控制數據中定義了很多數學表達式，對這些數學表達式進行提取、識別、計算是工作流引擎的一個重要工作。⑤工作流引擎算法研究。工作流引擎根據模塊參數定義和過程數據定義生成和管理加固設計工作流實例，開辟和管理工作流實例的變量棧，負責工作流各動作的數據運算。⑥模塊文檔的XML模板定義及Word文檔轉換算法。將工作流引擎運算的結果替換到模板中，把模板轉換成Word生成書。⑦工作流定義工具設計。根據模塊參數規則和過程數據編寫規則，設計一套過程定義工具，為不同加固類型模塊的工作流定義提供支持。

2 工作流參考模型

工作流概念起源于生產組織和辦公自動化領域，是針對日常工作中具有固定程序活動而提出的一個概念。1993年工作流管理聯盟(Workflow Management Coal ition，WFMC)作為工作流管理的標準化組織而成立，標志著工作流技術逐步走向成熟。WFMC對工作流給出定義為：工作流是一類能夠完全或者自動執行的經營過程，根據一系列過程規則、文檔、信息或任務在不同的執行者之間進行傳遞與執行。WFMC給出了通用工作流系統的主要功能組件如圖1所示。

3 基于工作流模型的系統設計與可行性分析

3.1 系統設計 YGJGCad系統借助工作流理論和概念，對建筑加固設計參數和過程控制數據進行定義，研制一個通用的加固設計計算程序和一套流程定義配置工具，實現了對不同的加固設計類型的元數據進行配置、計算序列進行定義和文檔模板進行設計，并運用統一的工作流機算法，執行計算序列生成標準文檔的過程。YGJGCad系統結構模型如圖2所示：

YGJGCad把計算序列看成是工作流的過程定義，計算序列由一個或多個計算元序列組成，一個元序列中包含若干個計算步驟，每個計算步驟可以看成工作流過程定義中的一個活動。計算步驟中包含過程控制數據，它通過設置跳轉條件決定了下一個計算步驟。計算序列對應著構件的加固方法，它包括了加固設計計算的全過程。不同構件的不同加固方法經過過程定義建模后，計算序列具有相同的存儲結構和表示方法，這為工作流引擎進行統一運算打下了基礎。

YGJGCad把加固設計計算程序看成是工作流引擎，它為每個計算序列開辟一個內存棧，負責管理和維護計算序列中的變量，對計算序列進行運算，將運算的結果以統一的格式輸出，為計算書生成提供標準化的數據。

加固計算程序在運算過程中需要運用到一系列數據，YGJGCad把國家標準和行業標準中的規范數據經驗公式、構件的加固設計參數和預定義的XML模板等看成是工作流模型相關數據。這些相關數據通過建模工具或輸入工具導入系統。

界面參數配置程序、加固設計界面生成器和計算序列編輯程序構成了工作流的建模工具。界面參數配置程序對不同的加固方法和構件所使用到的加固參數提供配置，不同構件的不同加固方法對應的加固參數不同。加固設計界面生成器根據加固界面參數生成加固設計界面的實例與用戶交互，加固設計界面在YGJGCad中被看成是工作流模型中的用戶界面，結構模型的展示與交互區在YGJGCad中也被看成了一個用戶界面。計算序列編輯程序則為過程定義提供建模。

3.2 文檔生成模型可行性分析

文檔生成模型的核心思想是工作流引擎算法不區別加固方法進行運算并形成統一的運算結果，要達到這一目標需要對加固計算過程進行抽象，對加固數據和計算步驟進行封裝，對計算結果進行統一表述，讓計算過程與計算步驟、計算數據分離，對文檔生成重復性、事務性的工作與計算過程隔離。因而文檔生成模型的關鍵問題是：①如何用統一的方式對不同的加固方法的計算序列進行封裝？②加固方法使用的規范參數和經驗公式應該如何統一存儲和表示？③不同加固方法參數不同，如何以統一的方式與用戶交互？

經分析，使用關系數據庫來封裝計算序列是可行的，每一個數據行可以看成是一個計算步驟，在計算步驟中設置下一步驟的跳轉規則就可以保證計算序列的順序執行。對于數據庫來講，它并不區別加固方法類型，加固方法的特點由計算序列所包含的流程來體現，而把流程的差異性通過建模工具留給用戶設計。因而，使用數據庫封閉計算序列理論上可行。

加固規范參數和經驗公式雖然眾多，但取值方式是可以枚舉的，因而可以設計一套規則，根據取值方式對規范數據進行分類存取，只要實現不同類型參數的存儲方法就可以了，類型可以枚舉，實現理論上也是可行的。

用戶是通過用戶界面與系統交互的，用統一的用戶界面呈現不同的數據，只要通過一個配置程序和界面生成程序就可以實現，工作流領域關于GUI配置與自動生成的研究已經相關成熟了。

4 結論

建筑加固設計的文檔自動生成對該行業影響必將是巨大的，將設計工作效率。本文結合工作流理論提出了一種文檔生成的模型，并對模型的技術實現進行了分析，該文檔生成模型理論上是可行的。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文