一、前言

　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（product data management，PDM）系統(tǒng)將企業(yè)信息化進程從單元技術集成提升到面向過程的集成，實現(xiàn)了制造業(yè)企業(yè)知識的協(xié)同管理，提高了知識的復用和融合效率，從而在管理上為企業(yè)實現(xiàn)最快的上市時間、最好的質量、最低的成本、最優(yōu)的服務及最清潔的環(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)框架和過程管理基本模塊，通過工作流引擎技術實現(xiàn)企業(yè)的產(chǎn)品設計過程驅動與控制功能。但是商品化PDM系統(tǒng)僅能將開發(fā)過程中的人、數(shù)據(jù)、過程組合在一起；在過程控制上多數(shù)仍然停留在對工作流的控制上，不能智能地獲取知識支撐企業(yè)的技術創(chuàng)新，因此PDM的應用并不能代表企業(yè)核心競爭力的提升。同時由于難以直接面向設計組織知識，使得PDM難以成為真正的協(xié)同設計平臺" title="設計平臺">設計平臺，從而影響PDM的價值體現(xiàn)，甚至使其僅僅成為一個數(shù)據(jù)文件管理軟件。

　　作者基于PDM系統(tǒng)構建汽車制動系統(tǒng)" title="制動系統(tǒng)">制動系統(tǒng)優(yōu)化設計" title="優(yōu)化設計">優(yōu)化設計平臺。利用PDM提供的流程引擎技術和圖像共享技術實現(xiàn)企業(yè)設計數(shù)據(jù)、工藝知識、試驗數(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。同時構建在PDM上的平臺直接面向產(chǎn)品優(yōu)化設計，實現(xiàn)智能化的知識互融，知識自更新以及自學習，支持制動系統(tǒng)設計" title="系統(tǒng)設計">系統(tǒng)設計循環(huán)優(yōu)化，從而提升企業(yè)核心競爭力。

二、制動系統(tǒng)優(yōu)化設計平臺的研究

1．平臺體系結構設計

　　圖1為基于PDM的汽車制動系統(tǒng)優(yōu)化設計平臺體系結構圖。其中協(xié)同管理平臺用于提供邏輯上的運行容器，為整個平臺的運行提供服務，它由一系列的中間件系統(tǒng)、二次封裝標準規(guī)范和與之相適應的封裝工具集等組成；其底層框架為應用提供集成服務，是網(wǎng)絡化設計平臺的核心和重點，它獨立于應用服務。協(xié)同管理平臺保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的唯一性、實時性以及版本的規(guī)范性；借助試驗數(shù)據(jù)集成接口保證了試驗數(shù)據(jù)的真實性，減少了企業(yè)產(chǎn)品、工藝、試驗等數(shù)據(jù)的失真。
　　頂層的設計開發(fā)系統(tǒng)是構建在協(xié)同管理平臺之上的知識管理系統(tǒng)。實現(xiàn)知識的發(fā)掘、調用、推理及校驗。根據(jù)制動系統(tǒng)設計特點，采用參量匹配的方法調用PDM級數(shù)據(jù)和平臺級設計知識。因此本平臺能夠直接為制動系統(tǒng)優(yōu)化設計提供相應的知識。

圖1 基于PDM系統(tǒng)的優(yōu)化設計平臺體系結構

2．優(yōu)化設計數(shù)據(jù)流程（圖2）

　　解決制動系統(tǒng)設計的關鍵模塊是平臺頂層的制動系統(tǒng)設計開發(fā)層，它包含了結構設計子系統(tǒng)和性能分析子系統(tǒng)，通過系統(tǒng)動力學性能匹配、結構模式匹配、零部件參數(shù)匹配、制動法規(guī)匹配以及校驗規(guī)則匹配等一系列的知識匹配算法，驅動整個設計過程。
系統(tǒng)自動選擇設計參量，通過同類產(chǎn)品數(shù)據(jù)借用設計，得到產(chǎn)品的CAD數(shù)模；通過性能分析子系統(tǒng)，調用CAE軟件，實現(xiàn)產(chǎn)品性能預報。

圖2 汽車制動系統(tǒng)優(yōu)化設計數(shù)據(jù)流圖

3．優(yōu)化設計平臺的特點設計平臺具有以下的優(yōu)點。

（1）PDM的基本服務層提供了上層對象模型和底層數(shù)據(jù)庫之間的映射，根據(jù)面向對象的思想提供對數(shù)據(jù)庫進行存取等各種操作，具有屏蔽異構數(shù)據(jù)庫的特性，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的透明化操作，使得知識存取功能的開發(fā)相對簡單，而且便于對知識搜索、維護和管理。
（2）應用PDM系統(tǒng)基于統(tǒng)一的全局管理模式，實現(xiàn)對設計和分析知識的權限控制，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)架構以及實現(xiàn)技術，滿足了企業(yè)內部不同技術部門之間，以及協(xié)作企業(yè)之間的協(xié)同開發(fā)。

三、設計算法的解析與更新

　　優(yōu)化設計平臺的核心在于對設計開發(fā)流程的智能化支持。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計系統(tǒng)主要針對定型的產(chǎn)品提供標準化的設計算法，因而算法、參量固定，基于設計知識的推理規(guī)則固定。而構建基于PDM系統(tǒng)與知識管理功能的優(yōu)化設計平臺的主要目標是：企業(yè)產(chǎn)品設計知識隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變化而不斷更新拓展。因此必須設計出一種能夠融合產(chǎn)品設計全過程數(shù)據(jù)信息的知識管理策略，才能實現(xiàn)知識的深度發(fā)掘和有效利用。汽車制動系統(tǒng)開發(fā)設計平臺的主要難點有：

（1）汽車制動系統(tǒng)的設計是一個多目標的復雜體系，需要考慮整車動力學性能、制動效能、空間結構、強度與疲勞、制動噪聲、材料、成本以及制動法規(guī)等各種因素。

（2）設計經(jīng)驗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計算法操作界面，供用戶動態(tài)地更新和拓展設計流程" title="設計流程">設計流程中的算法。

（3）設計過程中多目標尋優(yōu)使得經(jīng)驗知識和同類設計在產(chǎn)品優(yōu)化設計中具有重要的指導意義。因此平臺應當能夠進行案例知識的積累和發(fā)掘。
基于以上問題，提出了設計知識智能管理的實現(xiàn)策略，如圖3所示。

將設計流程劃分為節(jié)點，設計算法動態(tài)分配給具體的節(jié)點，組裝成整個產(chǎn)品開發(fā)流程。通過算法解析器，將某一算法中對應的參量進行分類，將輸入?yún)⒘恳约巴ㄟ^參量自動匹配的系統(tǒng)推薦初值動態(tài)映射到前臺，形成用戶操作界面。

圖3 設計知識智能管理模塊協(xié)作圖

　　用戶通過算法維護模塊提供的公式更新功能編輯新的計算公式，形成新的設計算法，然后調用公式分配模塊，將算法提交給對應的節(jié)點。新的算法進入平臺之后，借助公式解析器自動改變用戶操作界面，形成新的設計算法。
　
　　這樣，相對固定的設計流程使得軟件實現(xiàn)成為可能；同時基于公式解析與維護的算法解析和更新功能實現(xiàn)了設計算法的自動拓展。