传统的客车总布置系统与基于知识工程的客车虚拟总布置系统对比

传统的客车总布置系统与基于知识工程的客车虚拟总布置系统对比 摘 要：随着科学技术的进步，各种辅助设计软件的开发，知识工程利用计算机或网络平台将设计开发更趋于自动化。知识工程是以知识为前提的工程，是一种用智能软件代替专家进行工作的系统。本文分析了传统的客车总布置系统与基于知识工程的客车虚拟总布置系统，对比得知，基于知识工程的客车虚拟总布置系统，可提高客车总体设计的效率和质量，可满足对客车系列化的开发需求。 下载论文网关键词：知识工程；客车虚拟；总布置系统；对比中图分类号： U469 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-134-20 引言总布置在汽车设计中是一项非常重要、非常复杂的设计过程，总布置设计的好坏，直接关系到车身上各个零部件、总成件的连接关系、搭接间隙、是否存在干涉、是否符合设计要求和法律规定，对产品质量和开发周期起着至关重要的作用。本文就客车总布置系统的传统流程及基于知识工程的虚拟总布置系统进行简单的对比，进而可知知识工程对于客车总布置系统的重要性。1 客车总布置系统的传统流程1.1 竞争车型对比研究在新产品开发之前，首先要选择一些客车的竞争品牌，进行广泛对比，为新产品在未来市场上的精准定位奠定基础。1.2 编制设计任务书客车设计任务书即为客车设计说明书，是设计人员依据市场需求和生产现状，对客车的设计项目提出的具体任务和技术指标，主要包含技术原理、结构功能、技术参数、用途范围和使用要求等。其主要作用是全面阐述新产品设计思路，向后续设计、生产部门明确产品必须达到的基本目标，以保证产品结构合理性和质量可靠性。1.3 造型工程可行性分析对比标杆、设计任务书完成后便进入造型工程可行性分析阶段，此阶段的主要任务是通过制作小比例油泥模型，对外观评审完成后，再制作1：1油泥模型，此过程需要进行多次总布置验证，多方面验证造型的可行性。这个阶段费时最长，一般需要1年左右的时间，且不包含后期从设计到量产阶段伴随的设计、试验和不断的修改的设计改进的时间。1.4 人机工程设计及校核此阶段主要是从人体姿态角度、座椅使用舒适性、内部空间尺寸的合理性等方面进行设计和校核，以人为中心，通过测量分析人体的尺寸，研究验证车内空间布置和设备，使客车适应人的需要，设计一个最佳的人-车-环境系统。1.5 法规符合性校核客车生产和销售必须满足销售区域的汽车法规和相关产业政策，中国有汽车相关的国标GB、国家推荐GB/T、汽车行业标准QC/T，出口到国外的还需要符合当地的法规标准和国家政策，还要遵守质量缺陷召回制度。1.6 性能计算、硬点确定以及总布置图绘制客车的设计任务书确定后，还要根据结构变化重新计算动力性、轴荷分配、转弯直径和燃油经济性。根据车身的边界条件和各总成的布置要求确定布置硬点， 硬点确定后绘制整车总布置图。2 知识工程的引入知识工程，简称KBE ，其概念是美国斯坦福大学教授1977在第五届国际人工智能会议上提出的，从20世纪90年代开始，知识工程技术被工业领域广泛应用。最初主要是用类似CAD的软件设计飞机冲压件，其实是把专业领域方面的知识，还有一些历史资料、参数等相互结合，并与三维的设计软件进行结合，共同应用到设计当中，使得所涉及的产品能够趋于智能化，并且在此过程当中，知识得到了积累和更新，使得知识得以保存。知识工程的客车虚拟总布置设计KBE系统是吸取了大量客车设计过程当中的经验、知识、标准和一些成功的案例，模仿专家技术团队的思想以三维的方法进行设计实施，从而形成了客车虚拟总布置系统，这种系统能够做到总体设计参数，总布置方案，总体选择，从而得到满足设计要求的客车的总体布置图及效果。3 知识工程的设计理念KBE是继承一些专家所积攒的知识、经验等的再次利用，是一种知识的重复利用，把以往CAD等技术的知识应用到人工智能化和数据挖掘技术。KBE在知识获取、知识的表示、知识库三方面最为突出。3.1 知识获取知识获取是知识工程研究的核心问题，它将一些研究的知识、经验跟公知常识相结合，从中进行选取、分类，梳理成一套完整的信息、知识体系，为今后的系统应用奠定了良好的基础。客车的车身除了要新颖的外观，最重要的是安全可靠的行驶，这就需要知识工程获取关于车身材料、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、竞争对手的产品、专家小组的评审建议等等一些相关的知识。3.2 知识的表示知识表示是为了方便运用和掌握知识而设立的，在客车虚拟总布置系统设计中经常会采用两种方式。一种是根据规则进行推理；另一种是根据实例进行推理。第一种方式所依据的是事件的因果关系。第二种方式是利用类比推理的方法，将所得的问题跟实例进行对比，如果相似度在规定的范围内，可以使用同样的方法解决这类问题。3.3 知识库知识库顾名思义是用来储存知识的地方，这些知识可能包括多方面的：理论性的、经验性的、实例性的等等。知识库从一些机构获取知识，同时为推理提供知识，它们之间是相互联系的，不可分割的。进行客车虚拟总布置系统设计时，将以往客车设计结构作为开头，再融入新思路，新技术，这样既包含了以前的知识、经验、数据等，同时又包含创新技术。知识库种类有很多，应该根据实际情况合理的选择。4 客车虚拟总布置基于知识工程的客车虚拟总布置系统设计与分析平台是要为客车的实际生产建立一套基于总布置系统设计的专用工具，在功能上满足需求。4.1 客车虚拟总布置系统工作步骤首先打开系统，保证系统是在开启的状态下，在主页面当中我们可以选择四大模块，分别为添加、删除、维护的知识库管理和维护模块，用以布置驾驶区、例如座椅的安装位置、仪表板的放置位置、方向盘的摆放等的驾驶区布置模块；其次是车身内乘客区模块的布置，主要是布置座椅的数量、空调的摆放、安装位置等；最后一个模块式参数调校模块，主要是在原始数据传入后，系统进行数据处理，并从原始的知识库中寻找类似的数据，进而进行参数化修改，完成对所有零件参数的微调及校准。并依据国家或行业、企业内相关标准将不合适的零件进行调整或修改，保证所有参数的正确性。4.2 计算客车虚拟总布置系统我们要把客车的总体参数，以及车身的基本参数输入到计算表中，经过多次的计算，将结果做成三维虚拟装配，对零部件进行虚拟装配和干涉检验，并对主要受力件进行性能分析，最后得出客车的总布置结果，确定一个合理的结果。5 对比传统的客车总布置系统技术主要是依赖软件进行绘图，仅仅将设计人员从手工绘图中解救出来，软件起到的作用是为常规设计提供某些帮助和支持，但不能对设计工程师的思维活动提供有效的帮助；知识工程的应用实现了设计的自动化和智能化、并行化，有效地提高了客车生产能力以及产品更新换代的车身开发能力，缩短了产品开发周期，提高设计质量，降低设计成本，使产品最大限度系列化，提高了企业生产效率，增加了产品市场竞争力。6 结语总布置系统的设计直接决定了后期产品的制造问题，传统技术已经不能满足现代客车产品的开发需要，KBE功能为客车设计提供了非常快捷的技术手段，顺应了设计需求，展现了其强大的应用前景。参 考 文 献1 罗海玉.参数化设计及其关键技术J.甘肃科技纵横，2003，32（5）：23-25.2 陈明星，沈荫红.CATIA环境下基于知识的机械产品参数化造型设计研究J.机械，2003，30（6）：57-59.3 胡运发，数据与知识工程导论M.北京：清华大学出版社，2003.44 王智明，杨旭，平海涛.知识工程及专家系统M.北京：化学工业出版社，2006：34-36.5 李学志，李若松.CATIA实用教程M.北京：清华大学出版社，2004：223-226.