1、产品基本信息

　　产品名称：智能化快速设计系统

　　版本号：M020

　　软件登记号：2018SR577045

　　2、产品对企业的意义

　　以老带新：解决新人上手时间长，产生效益与价值慢的问题，实现新人在平台上快速输出高质量的产品为目的。

　　知识经验传承：解决设计知识与经验存留于纸质文档或掌握在资深设计人员手中的问题，实现知识与经验共享。

　　智能引导设计：解决研发设计流程中涉及的离散化信息不能及时掌握所造成的设计问题，实现以设计流程为主线的智能引导设计人员模式。

　　价值实现：降低资深设计专家流动风险，实现普通设计人员价值最大化，释放专家设计潜能，提升产品创新能力及市场竞争力。

　　设计效率：在产品设计过程中，将设计需要的数据、知识、计算程序、参数化建模及质量文件等融于一体，实现数据的自动获取及协同，提高设计质量和效率。

　　3、产品创新及技术先进性

　　首创企业级产品设计平台，实现机械产品在线正向设计及配置选型设计。

　　首创知识驱动的流程导航设计系统，实现产品结构设计及选型设计时精准推送设计知识、数据及商务信息。

　　首创在线协同设计系统，支持产品总体向机、电、液系统在线派发设计任务及指标参数，机电液系统向上反馈设计方案结果，实现产品多专业在线设计协同及方案迭代。

　　首创订单类产品报价系统，实现产品方案设计后，基于方案生成的三维模型及设计BOM的智能在线核价。

　　插件式系统体系结构，采用插件模式构建和扩展的软件系统。产品设计、模块配置、订单报价、模块库、计算程序、知识管理、Web服务等都是可以自由创建、组装、拆卸和替换的插件，运行于共同的平台。

　　产品设计方法的流程化、界面化和工具化。将企业级产品设计标准、设计规范、设计经验固化为系统中的工作流程页面，将三维建模、三维装配、二维出图、计算验证、报告生成等变成自动化调用的工具，实现隐性知识的显性化管理及应用。

　　零部件设计仿真计算一体化。将企业传统的由Creo参数化建模+Ansys仿真分析分离模式，改为三维建模及仿真分析一体化集成模式，单一零部件设计效率提高>40%。

　　可前台配置扩展的知识组件。知识管理内部包括质量组件(历史故障信息库)、竞品数据库(竞品数据录入及比对平台)、设计雷区(零件设计雷区数据)、商务组件(优选供方信息等)、工艺组件(机加、热处理等信息库)，均支持企业自行配置扩展。

　　开放式主机开发平台，主机产品可移植可复制。既支持企业采用总分结构进行建设，也支持产品采用一单一设计化定制化模式。

　　4、产品主要功能描述

　　智能化快速设计系统(IRDS)是一个集参数化设计、系列化设计、模块化设计、模板化设计、自顶向下设计及设计知识管理于一身，具备良好的人机交互操作界面，面向产品三维方案设计、三维结构设计和三维转二维工程图的智能设计平台。该系统在企业设计技术体系和三维技术应用基础上，实现企业设计知识的继承和发展，有效推进企业“三化”设计，显著提高产品设计效率和质量，同步促进企业的组织结构优化调整和研发模式改进转型。

　　主要功能如下：

　　智能化快速设计系统由六个业务应用模块和两个管理模块组成，模块组成见下图所示：

　　图1 业务模块组成

　　1)产品设计

　　面向产品型号的方案设计及技术设计，系统以任务驱动的方式进行引导设计，在产品设计过程中调用计算校核程序、参数化模型库的数据查询和调用、研发知识查询和调用等。产品设计模块的功能有：设计流程导航、设计输入管理、设计输出管理、Top-Down设计、模块化设计、产品设计协同、多方案管理、自动计算校核、三维建模出图、研发知识获取、设计报告输出等。

　　图2 系统工作任务

　　2)产品配置

　　系统管理了产品功能结构树，基于结构树配置库，系统实现不同产品平台的功能结构树配置。系统实现了产品设计需求的参数化和结构化管理，通过需求参数与模块数据建立关联关系和逻辑规则，支持用户需求进行自动化模块配置及手工交互配置等，快速基于功能结构树指定模块实例数据，搭建产品实例BOM。基于搭建的实例BOM，通过模型参数化、自动化装配等技术，实现产品三维模型的自动装配，实现产品装配的自动二维出图;通过与ERP等系统的集成，实现产品配置结果的快速报价等。

　　3)模块库

　　模块库是管理产品模型数据的软件。模块库包括设计过程中的各类数据，包括产品专用件、通用件、外购件、标准件、接口模型及成熟结构特征等。模块库以结构化的方式管理和展示产品模块，通过深入定义和管理模块的属性参数(包括结构参数、性能参数、接口参数、属性信息等)，要求满足设计过程中模块的准确查询、对比、筛选、打开、装配等功能。模块库与设计软件Creo、产品数据全生命周期管理软件PDM等紧密集成，实现零部件的参数化模型生成、模型管理、模型查询、模型对比、模型应用及模型数据维护等。

　　4)计算校核

　　计算校核模块是面向产品设计过程中所需要的计算程序的集合，模块中计算程序可以独立使用，同时可以被智能设计模块调用。计算校核模块的功能有：计算程序编制、计算程序管理、计算程序集成(Excel、Matlab、Exe等)。系统实现了不同类型计算程序在系统中的界面化配置集成，实现了系统无代码扩展。

　　5)知识中心

　　知识中心的功能知识管理和知识应用，该系统与快速设计系统集成使用，实现研发知识与产品设计流程节点的关联和推送。知识是数据、信息、经验的有效组合，通过产品开发知识的收集、整理、沉淀和重用，实现个人、部门、项目等文档数据的管理，从而梳理、挖掘形成专业知识，并将知识推送到设计过程中。知识中心的功能模块有：设计规范管理、故障报告管理、设计查核管理、产品平台信息管理、知识问答管理、知识与模块关联、知识与设计活动关联、知识权重管理、知识审签发布、知识维护更新等。

　　6)平台看板

　　平台看板用于数据统计、数据分类、数据展示等。平台看板的功能有：设计任务进展看板、员工任务看板、参数化模型库数据看板、研发知识数据看板等。不同角色的人员被授权查看不同级别的看板数据。

　　图3 系统工具看板

　　智能化快速设计系统采用B/S(Browser/Server)架构。BS架构系统建立在广域网的基础上，可面向不同的用户群和分散地域用户，界面完全通过浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，主要事务逻辑在服务器端实现，方便实现系统升级及维护。

　　采用微服务架构，将应用程序构建为独立的组件，并将每个应用程序进程作为一项服务运行。这些服务使用轻量级 API 通过明确定义的接口进行通信。这些服务是围绕业务功能构建的，每项服务执行一项功能。由于它们是独立运行的，因此可以针对各项服务进行更新、部署和扩展，以满足对应用程序特定功能的需求。解决了传统的单体式架构系统扩展性、大用户数高并发支持能力不足、协作成本高、业务响应慢、业务代码升级维护困难等问题。

　　图4 系统微服务架构

　　基于微服务架构的智能化快速设计系统，通过架构的微调，可以适应软件国产化的要求。新架构支持采用国产服务器、麒麟操作系统、达梦数据库、东方通中间件等。

　　5、产品建设核心内容

　　5.1梳理设计活动及开发经验组合编排，形成系统性标准开发流程

　　1) 客户需求导入

　　规范企业产品营销签署的技术协议模板，签署后技术协议文件导入系统，自动提取客户所需关键性能参数，并将其转化为研发设计参数及产品配置要求，并由项目经理一任务书形式派发设计任务。

　　2) 标准化开发

　　设计过程采用流程导航结构设计，并将知识在设计流程中进行定点推送，即在当前设计参数节点推送其所需完整的研发、工艺、商务等知识信息，同时在该流程集成所需的工具资源。

　　3) 方案迭代升级

　　设计人员会在任务设计周期内，将完成的设计任务提交项目经理，项目经理会对所设计人员反馈的设计内容进行整机性能比对及组合，并通过评审机制进行方案择优及定稿归档。

　　5.2数模、算法、数据解耦成功能包，形成结构化数据，充分发挥数据价值

　　现有大量的设计计算、选型计算及有限元分析校核计算主要通过Excel、Ansys Workbench、Matlab等手工计算，计算结果均本地保存，且过程数据不受控，计算方法不共享、工作开展不协同、计算验证不标定。

　　造成新员工无法深度融入开发工作，且无法支撑协调设计，严重影响研发效率。且研发数据空有“量” ，无法实现为当前设计所用。

　　因此，采用功能包的方式进行数据打包归档，充分发挥数据价值。

　　1) 经验算法上云

　　将大量通过Excel实现的设计计算、选型计算经验数据云端化，通过可配置界面呈现，实现算法共享，提高全体研发效率。

　　2) 算法解耦成包

　　企业最核心的Matlab程序算法包化，通过结构化界面输入变量及展示计算结果，实现算法数据最大安全化。

　　3) 分析模板化

　　有限元分析校核计算模板化，前后处理及过程数据决策界面化，实现计算结果受控、工作开展协同、计算验证共同标定。参数化仿真分析一体化，提高研发设计效率超 40 %。

　　5.3数据分析与指导智能决策

　　建立完善的数据管理系统，包含如下：

　　1) 面向流程导航设计的设计任务流监控管理，实现设计任务派发与任务反馈在线化管理。

　　2) 面向模块库的专用件与通用件监控管理，实现模块录入与使用记录查询。

　　3) 面向知识的设计规范、质量组件、竞品数据库组件，产品设计雷区、零件设计雷区、商务组件、工艺组件等的数据库监控管理;

　　4) 面向研发规划与企业经营策略大事件的亮点展示监控管理;

　　5) 面向系统使用优化建议的反馈管理;

　　6) 面向使用用户的应用操作使用记录的统计管理;

　　7) 面向订单数据的大数据分析。

　　以订单数据库平台为例：

　　避免重复开发企业营销人员传递的定制类订单，将存放在个人电脑的订单数据，录入数据库系统，运用数据决策 “销售区域+客户倾向+作业工况”等关键信息参数，并结合竞品数据库，将由客户提需求转变为智能决策推荐客户最优解决方案。

　　6、类比同类软件的优势分析

　　目前市场上的同类软件，一部分产品的是通过Creo软件的二次开发，以Creo软件插件的方式定制出CS架构的工具，实现产品快速三维建模和二维出图等;一部分产品是专注于产品研发流程管理、研发计划管理或者研发知识管理，对于产品研发活动实现方法并不涉及，产品与三维设计软件、PDM系统等关联度低，对产品研发具体应用指导意义不强。

　　典道互联智能化快速设计系统是一个深入企业产品研发底层的信息化软件，既具备管理类软件的流程管理、知识管理、任务管理、变更管理等功能，又具备快速三维建模、快速二维出图、快速计算验证、快速仿真分析、快速生成报告等工具类的实用软件功能，是一个企业级产品设计平台。

　　典道互联智能化快速设计系统采用了如下核心技术：

　　1)组件式产品研发技术

　　实现产品方案设计、结构设计过程中的参数定义、零部件选型、参数化建模、数据对比、计算优化、仿真分析、报告编制等工作的组件化定义，实现组件的分解、建立与重用。基于典道互联自研的流程配置引擎，将不同组件整合为满足不同产品研发的设计流程，实现任务驱动的标准化组件设计。此技术实现了系统的界面化配置性及扩展性，以及对不同客户不同产品的适应性。

　　2)WEB页面与CREO软件双向通讯技术

　　典道互联自研的基于Pro/toolkit、Weblink、Websoket等技术开发的DTLinks，实现Web页面客户端与服务端的双向通讯，实现Web网页与Creo三维设计软件的双向、实时、准确通讯，实现基于网页操作驱动Creo三维建模及产品三维结构组装等功能。

　　3)参数化自动建模及装配技术

　　通过自定义模型参数之间的约束集，解析约束集中的几何关系，实现产品的变量化设计。基于模型三维模型装配位置矩阵变换计算，实现三维模型在任意装配结构层级的自动准确定位，实现三维模型配置化的自动装配。

　　4)自动报告报表生成技术

　　配置报告报表模板，自定义报告报表中数据单元，如模型参数值、内置值、系统值等，定义数据单元之间的数学表达式。自动解析模板中报告参数，解析数学表达式，执行数学计算，自动输出计算结果到报告报表。

　　5)多数据源知识管理及重用技术

　　将设计标准、设计规范、设计手册、竞品数据、产品三维模型、设计经验、外购件知识以及仿真、试验、用户反馈等多源性知识进行聚集、封装和入库，建立多维度的产品设计知识重用模型，实现基于设计情景的知识检索、个性化知识检索及知识主动推送等。

　　7、典型用户清单

　　1)三一集团

　　2)潍柴动力股份有限公司

　　3)航天东方红卫星有限公司

　　4)中车齐齐哈尔车辆有限公司

　　5)中车大连机车车辆有限公司

　　6)北京机械设备研究所