機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證平臺(tái)的開發(fā)

南京理工大學(xué)□魯 健 李蔚清 周 成 居里鍇

計(jì)算機(jī)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(chǎng)深刻的技術(shù)革命。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)越來越多地與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝仿真，制定一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚪抡鏄?biāo)準(zhǔn)是十分必要的。

而傳統(tǒng)的機(jī)械加工仿真標(biāo)準(zhǔn)一般通過專家評(píng)審會(huì)議的方式制定，這種方式受主觀因素影響大，很多時(shí)候很難做到科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，并且耗費(fèi)人力物力大，迭代周期長(zhǎng)，耗時(shí)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(duì)上述發(fā)展現(xiàn)狀，為了支撐機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝仿真及信息集成標(biāo)準(zhǔn)的研究，本文對(duì)機(jī)械加工工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)并開發(fā)了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證平臺(tái)。平臺(tái)通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?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(bào)告，對(duì)仿真標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，最終得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、可信度高的驗(yàn)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(jì)了該驗(yàn)證平臺(tái)，利用B/S架構(gòu)良好的可擴(kuò)展性，將機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真軟件和仿真數(shù)據(jù)集成入平臺(tái)，平臺(tái)分為系統(tǒng)管理模塊、項(xiàng)目管理模塊和項(xiàng)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(yàn)證平臺(tái)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(kù)里添加驗(yàn)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(xiàng)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(jìn)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(jìn)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(kù)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(duì)系統(tǒng)的所有用戶及其信息進(jìn)行增刪改查。

（2）方法庫(kù)管理模塊

方法庫(kù)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(yàn)證算法，可供驗(yàn)證項(xiàng)目執(zhí)行階段對(duì)數(shù)據(jù)驗(yàn)證算法進(jìn)行選取。

2 項(xiàng)目管理模塊

項(xiàng)目管理模塊負(fù)責(zé)建立驗(yàn)證項(xiàng)目，對(duì)某一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，建立相關(guān)驗(yàn)證指標(biāo)體系以及驗(yàn)證流程，并形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，以供下一階段執(zhí)行。

項(xiàng)目管理員登陸系統(tǒng)后進(jìn)入項(xiàng)目管理模塊。項(xiàng)目管理模塊包括指標(biāo)管理、流程管理和項(xiàng)目管理三個(gè)子模塊。

（1）指標(biāo)管理子模塊

指標(biāo)即驗(yàn)證指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)草案作為文本格式錄入系統(tǒng)中，同時(shí)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(jìn)行驗(yàn)證。

項(xiàng)目管理員進(jìn)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(jìn)行指標(biāo)樹的創(chuàng)建。指標(biāo)樹名稱和版本號(hào)共同決定了一個(gè)惟一的指標(biāo)樹模板。

進(jìn)入指標(biāo)樹創(chuàng)建界面，創(chuàng)建指標(biāo)樹節(jié)點(diǎn)詳細(xì)信息，如選擇評(píng)估方法等屬性，并與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。點(diǎn)擊 “保存”對(duì)指標(biāo)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，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(duì)標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋情況，即每條指標(biāo)對(duì)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(duì)比，如圖3所示。

圖3 指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)情況

（2）流程管理子模塊

項(xiàng)目管理員在該模塊中可以看到自己建立的項(xiàng)目流程，并對(duì)項(xiàng)目流程進(jìn)行增刪改查。驗(yàn)證平臺(tái)內(nèi)嵌了適應(yīng)于瀏覽器的流程編輯工具，對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目管理員可以利用流程編輯工具在平臺(tái)中對(duì)流程環(huán)節(jié)進(jìn)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(kù)中，仿真執(zhí)行時(shí)可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中加載該模板。

（3）項(xiàng)目管理子模塊

項(xiàng)目管理員在項(xiàng)目管理子模塊中有權(quán)限看到自己創(chuàng)建的項(xiàng)目及項(xiàng)目相關(guān)的信息并可以進(jìn)行項(xiàng)目的增刪改查。項(xiàng)目名稱和版本號(hào)共同決定了一個(gè)惟一的項(xiàng)目。

項(xiàng)目狀態(tài)有未執(zhí)行、進(jìn)行中、已完成等。項(xiàng)目管理員只可以對(duì)未執(zhí)行的項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目配置。對(duì)于正在執(zhí)行中的的項(xiàng)目，可以點(diǎn)進(jìn)查看執(zhí)行情況，對(duì)于已完成的項(xiàng)目，可以點(diǎn)擊查看評(píng)估結(jié)果。

項(xiàng)目管理員進(jìn)入項(xiàng)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(gè)部分中會(huì)顯示項(xiàng)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(xiàng)目選擇對(duì)應(yīng)的指標(biāo)樹和流程，并提交保存。保存后該項(xiàng)目的指標(biāo)樹和流程已被惟一確定。進(jìn)入指標(biāo)節(jié)點(diǎn)和流程節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)配置界面。

指標(biāo)節(jié)點(diǎn)和流程節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)配置如圖4所示。進(jìn)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(diǎn)的指標(biāo)樹分值 （100/XX）；第二部分為之前提交的項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的流程圖。

圖4 項(xiàng)目流程及指標(biāo)關(guān)聯(lián)

可以右擊流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)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(xiàng)目對(duì)應(yīng)的指標(biāo)樹，選擇對(duì)應(yīng)的仿真執(zhí)行人員和指標(biāo)節(jié)點(diǎn)并分配給該流程節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的指標(biāo)分值。

在分配人員一欄右側(cè)點(diǎn)擊 “選擇”為節(jié)點(diǎn)分配執(zhí)行人員。在指標(biāo)一欄右側(cè)點(diǎn)擊 “選擇”為節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的指標(biāo)節(jié)點(diǎn)。通過這一環(huán)節(jié)，完成流程節(jié)點(diǎn)信息的配置，流程節(jié)點(diǎn)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(jìn)入仿真執(zhí)行模塊。仿真執(zhí)行人員可以在項(xiàng)目列表中看到項(xiàng)目管理員分配給自己的項(xiàng)目，并執(zhí)行相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。項(xiàng)目列表里會(huì)顯示項(xiàng)目名稱、版本號(hào)、項(xiàng)目狀態(tài)、指標(biāo)覆蓋情況。項(xiàng)目分為定性項(xiàng)目和定量項(xiàng)目。

（1）定性項(xiàng)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(yàn)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(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的指標(biāo)可以選擇相應(yīng)的評(píng)估方法，可上傳評(píng)估文檔和文獻(xiàn)，也可以上傳專家評(píng)估報(bào)告。

上傳成功后在日志信息中可以查看已提交的專家報(bào)告。為整個(gè)項(xiàng)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(gè)項(xiàng)目執(zhí)行的整體情況，以及驗(yàn)證總結(jié)。

驗(yàn)證方法由仿真執(zhí)行人員在初期系統(tǒng)管理員入庫(kù)的算法中選擇需要的具體方法，作為項(xiàng)目中要執(zhí)行的驗(yàn)證方法，實(shí)現(xiàn)算法的動(dòng)態(tài)調(diào)用。

在每個(gè)環(huán)節(jié)執(zhí)行完成時(shí)，仿真執(zhí)行人員根據(jù)該環(huán)節(jié)各種方法的驗(yàn)證情況綜合考慮，提交該環(huán)節(jié)的總結(jié)報(bào)告和得分情況，并予以提交。

在定性項(xiàng)目執(zhí)行完成時(shí)，可提交總的評(píng)估報(bào)告。在項(xiàng)目管理界面中，對(duì)于所有節(jié)點(diǎn)已執(zhí)行完畢但未提交總的評(píng)估報(bào)告的項(xiàng)目，將會(huì)提醒項(xiàng)目管理員查看所有環(huán)節(jié)的結(jié)果并提交總的評(píng)估報(bào)告，結(jié)束項(xiàng)目。

項(xiàng)目執(zhí)行完成后，在項(xiàng)目列表中可以分別查看每個(gè)項(xiàng)目的總結(jié)報(bào)告，點(diǎn)擊 “查看評(píng)估結(jié)果”按鈕，顯示已提交的評(píng)估報(bào)告。

（2）定量項(xiàng)目模塊

定量項(xiàng)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(xiàng)目，并進(jìn)入定量項(xiàng)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(shí)時(shí)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(xiàng)目執(zhí)行過程中，通過點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)可以查看每個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性，即項(xiàng)目管理階段分配的人員和指標(biāo)等信息。

本平臺(tái)的定量項(xiàng)目驗(yàn)證采用集成機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真軟件，實(shí)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(xiàng)目流程中，并對(duì)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行算法評(píng)估。

對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的評(píng)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(diǎn)擊 “查看原始數(shù)據(jù)”，將數(shù)據(jù)可視化顯示。點(diǎn)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(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的評(píng)估有不同的算法，點(diǎn)擊 “添加評(píng)估方法”可以從算法庫(kù)中儲(chǔ)存的算法中添加。

上傳參數(shù)完成后，點(diǎn)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(píng)分。

案例執(zhí)行完成后，對(duì)于定量項(xiàng)目中遇到的問題以及評(píng)估結(jié)果和分析，可以通過上傳報(bào)告的形式和得分一起保存。最后形成的報(bào)告可以保存為文件導(dǎo)出，供專家審核，便于回溯，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改。

4 總結(jié)

本文針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝仿真標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證問題，設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于B/S的驗(yàn)證平臺(tái)，將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的驗(yàn)證指標(biāo)在平臺(tái)中執(zhí)行，整合了以往的主觀評(píng)價(jià)方法，并將用于標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真軟件集成進(jìn)驗(yàn)證平臺(tái)中進(jìn)行統(tǒng)一操作。對(duì)系統(tǒng)管理、項(xiàng)目管理和仿真執(zhí)行管理幾個(gè)主要模塊進(jìn)行了功能介紹并展示了運(yùn)行案例，從整體執(zhí)行過程中，可以看出驗(yàn)證平臺(tái)較以往單純的專家評(píng)價(jià)和單項(xiàng)指標(biāo)分別驗(yàn)證具有如下優(yōu)點(diǎn)：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(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)證結(jié)果報(bào)告，供專家參考，進(jìn)而形成新的標(biāo)準(zhǔn)草案。