龔 晶，劉檢華，趙柏萱，吳宏超

（北京理工大學(xué) 機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100081）

0 引言

管路主要作為燃料、冷卻液、潤滑液以及液壓傳動等液體或氣體的運輸載體，對產(chǎn)品的可靠性具有重要影響，在航空、航天、汽車和船舶等復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中均有廣泛應(yīng)用。美國通用電氣公司經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，將近50%的發(fā)動機(jī)空中停車事故是由外部管路、線纜、傳感器損壞或失效引起的［1］。

管路的合理布局與優(yōu)化是保障其可靠運行的前提，其實質(zhì)是在三維空間中的路徑尋優(yōu)問題，它不僅受到機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件繁多、集成性高和內(nèi)部可行空間小等幾何約束［2］，還受到導(dǎo)管的可制造性、可裝配性、動力與靜力學(xué)特性和熱變形等工程約束，因此管路布局設(shè)計與優(yōu)化通常被認(rèn)為是NP難題。

為了提高管路布局的效率和質(zhì)量，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。東北大學(xué)柳強等［1］提出一種基于工程規(guī)則的航空發(fā)動機(jī)管路自動敷設(shè)算法，該方法將航空發(fā)動機(jī)布管問題描述為求取滿足一定規(guī)則的掃掠圓運動軌跡問題，并采用柱坐標(biāo)系對航空發(fā)動機(jī)的回轉(zhuǎn)布管空間進(jìn)行描述，在一定程度上提高了管路布局的質(zhì)量和效率，但該方法通常情況下只適用于單根導(dǎo)管的布局，缺乏對管路系統(tǒng)的整體評價與優(yōu)化；北京航空航天大學(xué)陳志英等［3］提出一種基于遺傳算法的管路自動布局方法，該方法基本解決了管路創(chuàng)建的自動繞障問題，但對于管路布局工程約束還缺乏充分考慮；樊江等［4］利用改進(jìn)的Lee算法和最小斯坦納樹生成法，采用三維加權(quán)網(wǎng)格對發(fā)動機(jī)復(fù)雜三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，開發(fā)了航空發(fā)動機(jī)網(wǎng)格敷管系統(tǒng)（Aircraft Engine's Grid Routing System，AEGRS），在一定程度上提高了管路布局效率，但這種方法也只考慮了管路路徑創(chuàng)建的自動繞障問題；哈爾濱工業(yè)大學(xué)付宜利等［5-6］先后開展了基于粒子群算法和混沌算法的管路自動布局方法的研究，并取得了一定成果，但無論是基于粒子群算法還是混沌算法的管路自動布局方法，都只關(guān)注管路路徑自動尋優(yōu)問題，對于工程約束仍然缺乏考慮；Christian Vander Velden等［7］提出一種融入知識工程技術(shù)（Knowledg Based Engineering，KBE）的管線智能布局方法，該方法利用改進(jìn)的A＊算法在三維空間網(wǎng)格中進(jìn)行路徑尋優(yōu)，并在算法中嵌入了部分工程約束，使自動生成的管線在質(zhì)量上有了很大提高，但由于該方法考慮的工程約束較少，且工程約束知識被寫入程序代碼，不能實現(xiàn)對知識的實時編輯和管理，其實用性有很大局限。

復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中的管路布局設(shè)計是一個多學(xué)科綜合優(yōu)化難題，而目前的方法在管路布局設(shè)計中主要考慮導(dǎo)管路徑的避障問題，缺乏對直接影響到布局質(zhì)量的工程約束的系統(tǒng)考慮，以及對布局方案可行性的綜合評價。因此，筆者提出一種基于知識的管路布局自動評價方法，首先引入一階謂詞邏輯表示法對管路布局設(shè)計中的工程約束進(jìn)行知識建模，形成以工程約束為基礎(chǔ)的可擴(kuò)展的管路布局評價知識庫，在此基礎(chǔ)上建立了布局管路的評價體系；然后提出一種基于應(yīng)用服務(wù)提供商（Application Service Provider，ASP）推理機(jī)的管路布局自動評價算法，實現(xiàn)了管路的自動綜合評價；最后開發(fā)了基于知識的管路布局自動評價系統(tǒng)，并在某型號發(fā)動機(jī)液壓管路系統(tǒng)上對所提方法和理論進(jìn)行了驗證。

1 管路布局設(shè)計問題描述

1.1 管路布局設(shè)計流程分析

通過對某航天發(fā)動機(jī)設(shè)計單位管路布局設(shè)計部門進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)航天發(fā)動機(jī)管路布局設(shè)計遵循如圖1所示的流程，其特點是：考慮的問題特別復(fù)雜，涉及結(jié)構(gòu)、振動和流阻等因素，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，一臺中型發(fā)動機(jī)的管路布局設(shè)計和協(xié)調(diào)時間長達(dá)4個月之久，這主要是以下三方面的原因：

（1）布局設(shè)計的管路經(jīng)常出現(xiàn)無法加工或裝配的現(xiàn)象，需要設(shè)計與制造部門反復(fù)協(xié)調(diào)與溝通，返工問題特別嚴(yán)重。

（2）在管路的細(xì)節(jié)設(shè)計中，各種參數(shù)的校核需要在不同分析軟件中進(jìn)行，經(jīng)常因軟件版本不兼容等問題而進(jìn)行一些不必要的文件格式轉(zhuǎn)換，嚴(yán)重延誤了產(chǎn)品的設(shè)計周期。

（3）由于知識面有限，而管路布局設(shè)計與優(yōu)化又涉及多個專業(yè)，導(dǎo)致設(shè)計師在管路的布局設(shè)計中缺乏對工程約束的全面考慮以及對管路的整體優(yōu)化，常常出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象，管路布局設(shè)計質(zhì)量往往不高，降低了產(chǎn)品的可靠性。

1.2 管路布局工程約束分析

復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的管路布局設(shè)計往往在三維空間進(jìn)行［8-9］，不僅要考慮管路路徑的避障問題，還必須滿足各種工程約束。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動機(jī)管路布局設(shè)計中需要重點考慮的工程約束主要如表1所示。

其中，可制造性規(guī)則主要取決于數(shù)控彎管機(jī)的加工能力，如數(shù)控彎管機(jī)對導(dǎo)管彎曲成型的彎曲半徑和彎折角度都有相應(yīng)的要求；結(jié)構(gòu)緊湊規(guī)則要求管路系統(tǒng)應(yīng)盡量成束布局，同時應(yīng)防止大管徑導(dǎo)管交叉布局；輔助固定規(guī)則要求導(dǎo)管應(yīng)盡量沿著發(fā)動機(jī)安裝邊平行布局；可維修性規(guī)則要求滿足導(dǎo)管的拆裝可達(dá)性，拆裝頻率大的導(dǎo)管應(yīng)該布局在最外層，拆裝頻率小的導(dǎo)管應(yīng)布局在里層，同時當(dāng)導(dǎo)管在遇到附件時，應(yīng)該沿軸向或周向繞過附件，不可徑向翻越附件，且導(dǎo)管應(yīng)避開油樣采集等檢查窗口；動力學(xué)規(guī)則要求布局導(dǎo)管要進(jìn)行防共振設(shè)計，導(dǎo)管自振頻率fn按式（1）或式（2）調(diào)整：

式中：fmax為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速，fidl為發(fā)動機(jī)慢車轉(zhuǎn)速。靜力學(xué)規(guī)則主要在導(dǎo)管處于工作狀態(tài)時計算導(dǎo)管的許用壓力，導(dǎo)管的爆破壓力按式（3）計算：

式中：σb為材料極限強度，d為導(dǎo)管內(nèi)徑，δ為導(dǎo)管壁厚，導(dǎo)管最大許用壓力按式（4）調(diào)整：

式中：Pb為導(dǎo)管爆破壓力；Kb為材料強度儲備系數(shù)，通常情況下取Kb≥3.75。

2 基于知識的管路布局自動評價總體技術(shù)思路

根據(jù)對管路布局設(shè)計問題的描述，并針對目前管路布局設(shè)計中缺乏對直接影響管路布局質(zhì)量的工程約束的綜合考慮等問題，筆者提出一種基于知識的管路布局設(shè)計自動評價方法，通過對工程約束知識的形式化建模以形成評價知識庫，實現(xiàn)對布局設(shè)計管路的整體評價，其總體技術(shù)思路如圖2所示。

具體流程為：①獲取產(chǎn)品的設(shè)計、制造和裝配信息，在三維環(huán)境中完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)體裝配，在此基礎(chǔ)上完成產(chǎn)品管路布局設(shè)計工作；②獲取管路布局設(shè)計工程約束知識，利用知識的形式化建模技術(shù)，建立基于工程約束的管路評價知識庫，并根據(jù)布局管路的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計管路的自動評價算法；③利用知識庫對布局管路進(jìn)行評價，并將評價結(jié)果反饋到管路的三維布局設(shè)計環(huán)境中，對不滿足工程約束的管路進(jìn)行人機(jī)交互式的修正。

根據(jù)上述分析，基于知識的管路布局設(shè)計自動評價需要研究以下關(guān)鍵技術(shù)：

（1）知識的形式化建模技術(shù) 計算機(jī)并不能識別以自然語言形式存在的工程約束知識，需要以適當(dāng)?shù)姆绞綄⒐苈凡季衷O(shè)計工程約束知識編碼成計算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，要實現(xiàn)布局管路基于工程約束知識的自動綜合評價，首先必須完成對管路布局設(shè)計工程約束知識的形式化建模。

（2）布局管路的評價體系建模 管路布局受如表1所示的八類工程規(guī)則的約束，不同類別的工程約束對管路布局方案可行性的影響程度不盡相同，因此，需要依據(jù)不同的企業(yè)需求科學(xué)地建立布局管路的評價體系，才能使評價結(jié)果具有實際工程意義。

（3）管路的自動評價算法 布局設(shè)計管路的數(shù)據(jù)存儲于管路的計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）模型中，需要實現(xiàn)管路的虛擬布局設(shè)計環(huán)境與基于知識的評價系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)布局設(shè)計管路的自動評價算法，要求該算法能利用形式化建模的工程約束知識，調(diào)用ASP推理機(jī)對布局設(shè)計管路方案的可行性進(jìn)行自動綜合評價。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 管路布局設(shè)計工程約束知識的形式化建模

知識的形式化建模即知識的表示，就是用一套約定的符號將知識編碼成計算機(jī)可以直接識別，并能夠系統(tǒng)、正確地利用和管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)［10］。常用的知識表示方法有產(chǎn)生式表示法、框架表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法和一階謂詞邏輯表示法等。

一階謂詞邏輯以數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)，是到目前為止能夠表達(dá)人類思維和推理的一種最精確的形式語言，它不僅能夠表示具有因果關(guān)系的規(guī)則性知識，還能夠表示事物的概念、屬性和狀態(tài)等事實性知識［10］。在管路布局自動評價中，工程約束是表示事物關(guān)系的規(guī)則性知識，而布局設(shè)計的管路數(shù)據(jù)描述了管路的屬性和狀態(tài)，屬于事實性知識，因此筆者選擇一階謂詞邏輯表示法作為知識的表達(dá)方式。在進(jìn)行知識表示時，獨立的謂詞并不能完整表達(dá)知識的含義，必須根據(jù)知識的語義，用邏輯連接詞將單一獨立的謂詞連接起來，形成能表意的謂詞公式，進(jìn)行知識表示時常用的邏輯連接詞如表2所示。

表2 邏輯連接詞的含義

用一階謂詞邏輯表示知識的過程可以概括為如下三個步驟［10］：

步驟1 確定論域，對以自然語言形式存在的知識進(jìn)行抽象和分解，根據(jù)對知識的抽象和分解結(jié)果確定研究對象。

步驟2 根據(jù)抽象和分解的研究對象定義謂詞符號集，并賦予集合中每個謂詞符號確切的含義。

步驟3 根據(jù)所要表達(dá)的知識語義，為每個謂詞中的變元賦以具體的值，并用邏輯連接詞將單一獨立的謂詞連接起來，形成能表意的謂詞公式。

通過查閱設(shè)計手冊和標(biāo)準(zhǔn)，并總結(jié)管路布局專家的經(jīng)驗，對表1所示的八類規(guī)則進(jìn)行細(xì)分，得到管路布局的工程約束規(guī)則細(xì)化表，如表3所示。

表3 管路布局設(shè)計工程約束規(guī)則細(xì)化表

根據(jù)一階謂詞邏輯表示法表示知識的方法和步驟，對表3所示的知識進(jìn)行抽象和分解，確定其研究論域，并定義如表4所示的謂詞符號集。

表4 謂詞符號集

確定了知識的研究論域并定義謂詞符號集之后，根據(jù)各條工程約束知識的含義，用恰當(dāng)?shù)倪壿嬤B接詞將表4中單個獨立的謂詞連接起來形成能表意的謂詞公式，就完成了表3中管路布局工程約束知識的形式化建模，如下所示：

3.2 管路布局評價體系建模

管路布局設(shè)計工程約束規(guī)則可按表1所示分為八種類別，但這些規(guī)則對布局設(shè)計管路的約束強度和優(yōu)先級別不同，如“可制造性規(guī)則”是管路必須滿足的約束要求，因為布局設(shè)計的導(dǎo)管首先要能被加工出來，其布局設(shè)計方案才具有現(xiàn)實工程意義。因此，本研究將表1所示的八類知識分為強限制標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化限制標(biāo)準(zhǔn)，如圖3所示。

其中，強限制標(biāo)準(zhǔn)包括導(dǎo)管的可制造性規(guī)則、靜力學(xué)規(guī)則、動力學(xué)規(guī)則和可維修性規(guī)則，它們直接關(guān)系到布局設(shè)計的導(dǎo)管能否被制造出來及管路系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性，是必須要滿足的約束，其中的任何一條規(guī)則不滿足都將直接導(dǎo)致管路布局方案的失敗；優(yōu)化限制標(biāo)準(zhǔn)包括結(jié)構(gòu)簡單規(guī)則、結(jié)構(gòu)緊湊規(guī)則、輔助固定規(guī)則和工程美學(xué)規(guī)則，它們主要從管路的設(shè)計成本、維護(hù)方便性和外形美觀程度等方面考慮，在布局設(shè)計時應(yīng)盡量滿足而不具有強制性。

在對布局設(shè)計管路進(jìn)行評價時，除了將工程約束知識劃分為強限制標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化限制標(biāo)準(zhǔn)外，還將對各條規(guī)則的限制參數(shù)區(qū)間進(jìn)行等級劃分，并根據(jù)被評價管路參數(shù)所在區(qū)間對管路進(jìn)行評分，通過評價分?jǐn)?shù)可以直接得到布局設(shè)計管路對工程約束知識的整體符合程度。對于強限制標(biāo)準(zhǔn)，本文將該類評價標(biāo)準(zhǔn)下的管路布局設(shè)計工程約束知識的參數(shù)區(qū)間劃分為“Y”與“N”兩個級別，“Y”表示布局管路滿足這一條約束規(guī)則，“N”表示不滿足；對于優(yōu)化限制標(biāo)準(zhǔn)，將其參數(shù)區(qū)間劃分為“A，B，N”三個級別，“A”表示完全滿足該約束，“B”次之，“N”表示不滿足該約束。其中，各評價等級的區(qū)間值可由管路布局人員根據(jù)經(jīng)驗或設(shè)計手冊自行設(shè)定。按式（5）計算管路的評價得分：

式中：Wi為當(dāng)前規(guī)則所占權(quán)重值；Ri為不考慮權(quán)重情況下，應(yīng)用第i條規(guī)則時管路的實際得分；Ti為不考慮權(quán)重情況下應(yīng)用第i條規(guī)則時管路的理想得分。管路最后的評價得分為考慮權(quán)重情況下應(yīng)用所有規(guī)則時的管路實際得分之和與管路理想得分之和的比值。布局設(shè)計管路的評分流程如圖4所示。

評價過程中，首先將形式化建模的工程約束知識讀入規(guī)則容器；然后逐條應(yīng)用這些知識對管路布局方案進(jìn)行評價，評價等級為“Y”或“A”表示完全滿足該約束，評價等級為“B”表示管路布局方案并不是最優(yōu)，評價等級為“N”表示不滿足該約束。其中Ri的值可由管路布局設(shè)計人員自行設(shè)定。

3.3 管路布局評價知識庫的構(gòu)建與基于ASP的自動評價算法設(shè)計

復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中的管路繁多且規(guī)格、用途各異，功能不同的管路系統(tǒng)適用的評價標(biāo)準(zhǔn)各不一樣，即使是同一用途的管路，針對具有不同加工能力的工廠，其布局方案的可行性評價標(biāo)準(zhǔn)也有差異。因此，在構(gòu)建布局管路的評價知識庫時，要求該知識庫能便于對管路布局工程約束知識的管理，具體就是要能根據(jù)用戶需求實時方便地對評價知識庫中的工程約束知識進(jìn)行擴(kuò)充和修改，而不能采用傳統(tǒng)KBE的設(shè)計方法，將知識以“If…Then…”的語句形式固化在程序代碼中。

構(gòu)建管路布局評價知識庫流程如圖5所示，圖中對知識庫中的每一條工程約束知識都賦予六方面的屬性，分別為：

（1）知識的編號id 評價完成后，對于不滿足工程約束的管路，通過該編號可以直接在知識庫中定位其不滿足的約束內(nèi)容。

（2）知識的類型type 用于指示該條知識是強限制標(biāo)準(zhǔn)或優(yōu)化限制標(biāo)準(zhǔn)。

（3）知識的自然語言描述desp 由于一般人員看不懂經(jīng)過形式化建模的工程約束知識，添加該屬性用于描述知識的詳細(xì)信息。

（4）知識包含的計算公式formula 如果知識中包含了計算公式，則用此屬性刻畫其數(shù)學(xué)計算表達(dá)式，該表達(dá)式將由預(yù)定義的謂詞符號和數(shù)學(xué)四則運算符號構(gòu)成。

（5）知識的選中狀態(tài)selected 在評價實施時，可能并不需要知識庫中的全部知識，因此用一個bool變量來指示該知識是否在評價時處于選中狀態(tài)。

（6）知識的評價級別與參數(shù)區(qū)間劃分range 在管路的評價體系建模時，將知識劃分為不同的評價級別，該屬性描述了知識的各評價級別及其參數(shù)區(qū)間。

基于知識的一階謂詞邏輯表示法，完成管路布局評價知識庫的建模以后，應(yīng)該根據(jù)布局管路的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計管路的自動評價算法，要求該算法能以知識庫中的工程約束知識為依據(jù)，調(diào)用ASP推理機(jī)對布局設(shè)計的管路進(jìn)行自動綜合評價。筆者以課題組自主研發(fā)的虛擬裝配工藝規(guī)劃及其管理系統(tǒng)（Virtual Assembly Process Planning System，VAPP）為驗證平臺，VAPP系統(tǒng)的管路布局模塊采用以通徑為核心的數(shù)字化建模方法，在建模過程中將通徑控制點、導(dǎo)管段、管路接口，以及導(dǎo)管零件、管路附件零件集成在管路系統(tǒng)的通徑模型中，其結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖6所示。在VAPP 系統(tǒng)中完成布局設(shè)計的管路通徑實體模型如圖7所示，布局設(shè)計管路的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖8所示。

如圖6所示，用實線連接的通徑控制點、導(dǎo)管段和管路接口是在管路布局中參與管路設(shè)計的元素，用虛線連接的導(dǎo)管零件和管路附件零件是在管路走向與形狀確定后，通過擬合或選擇形成的零件，管路附件零件包括管路系統(tǒng)中的接頭、管嘴、法蘭、三通和四通等。

在VAPP系統(tǒng)中，完成布局設(shè)計的復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的管路系統(tǒng)由若干個管路通徑組成，在同一個管路通徑中，有相同的材料以及傳輸介質(zhì)、工作溫度、工作壓力等參數(shù)，如圖8所示。因此，在設(shè)計管路的自動評價算法時，也以一根通徑為最小評價單元，其中自動評價算法的輸入輸出如圖9所示，對管路的評價流程如圖10所示。

在管路的自動評價算法中，對知識的推理最終由ASP推理機(jī)完成，ASP程序由兩部分組成：一部分是對問題的描述，被稱作facts；另一部分是對解題邏輯的描述，被稱作rules。文中管路布局設(shè)計工程約束知識對應(yīng)rules，虛擬環(huán)境下布局設(shè)計的管路數(shù)據(jù)對應(yīng)facts，ASP的求解業(yè)務(wù)流程如圖11所示。

如圖11所示，VAPP系統(tǒng)與基于知識的管路布局自動評價系統(tǒng)之間通過可擴(kuò)展標(biāo)記語言（eXtensible Markup Language，XML）文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，ASP的求解結(jié)果是一階邏輯謂詞的形式，它將被翻譯解釋成兩部分內(nèi)容，一部分通過XML 文件讀寫接口寫入XML 數(shù)據(jù)文件，該文件可直接上載到VAPP系統(tǒng)，對不滿足工程約束的管路進(jìn)行定位和高亮顯示；另一部分通過知識翻譯接口，根據(jù)知識的id編號讀取該知識的desp屬性，并將該知識的自然語言描述輸出到評價系統(tǒng)軟件界面，用戶通過該描述就能知道應(yīng)該對布局設(shè)計的管路作何修改。

4 應(yīng)用實例

基于知識的管路布局自動評價系統(tǒng)以課題組自主研發(fā)的VAPP系統(tǒng)為驗證平臺，在VAPP系統(tǒng)中完成布局設(shè)計的某型號發(fā)動機(jī)液壓管路系統(tǒng)的軟件界面，如圖12所示。

在對管路布局設(shè)計結(jié)果進(jìn)行評價前，如需對知識庫中的工程約束知識進(jìn)行修改，則通過系統(tǒng)的知識管理接口對知識進(jìn)行編輯。通過知識管理接口，可以實現(xiàn)對知識的增添、修改和刪除等操作，如圖13所示。

完成管路布局設(shè)計數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和知識的編輯后，即可對管路布局設(shè)計結(jié)果進(jìn)行評價，評價完成后，系統(tǒng)會將評價結(jié)果輸出到軟件界面上，對于工程約束知識的不同評價等級，系統(tǒng)會用不同的顏色標(biāo)識，如果對某一條工程約束知識的評價結(jié)果為“不滿足”，系統(tǒng)則會以紅色的“N”來表示，當(dāng)鼠標(biāo)點擊對應(yīng)的評價等級方格時，系統(tǒng)會輸出該管路的布局設(shè)計缺陷的位置以及對管路的評分，并依據(jù)其不滿足的工程約束知識內(nèi)容提出設(shè)計修改建議，如圖14所示。

最后，將評價結(jié)果文件導(dǎo)入VAPP 系統(tǒng)，通過接口函數(shù)實現(xiàn)對不滿足工程約束管路的定位和高亮顯示，并指導(dǎo)設(shè)計師進(jìn)行人機(jī)交互式的修正，如圖15所示。

5 結(jié)束語

本文深入分析了復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的管路布局設(shè)計流程，基于知識的一階謂詞邏輯表達(dá)方式，建立了布局管路的評價知識庫和管路的評價體系，并提出了基于ASP的管路布局自動評價算法，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了管路布局設(shè)計自動評價軟件模塊，實現(xiàn)了基于知識的管路布局自動綜合評價。

該軟件模塊能實現(xiàn)對管路布局工程約束知識的動態(tài)管理，可根據(jù)需求對知識進(jìn)行擴(kuò)充和修改。此外，因為該軟件模塊與管路的三維布局設(shè)計平臺之間通過XML文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使得其不依賴于任何管路布局設(shè)計CAD 平臺，所以通用性比較強。從該軟件模塊的輸出結(jié)果中，設(shè)計人員可以清晰地看到管路的布局設(shè)計方案對工程約束的滿足情況。通過數(shù)據(jù)接口將評價結(jié)果導(dǎo)入管路的三維CAD 模型中，可對不滿足工程約束的管路快速定位和高亮顯示，使設(shè)計人員能夠及時對管路布局設(shè)計方案進(jìn)行人機(jī)交互式的修正，為提高管路布局設(shè)計的效率和質(zhì)量提供有效的解決辦法。

由于單一的知識表示方法的局限性，目前主要考慮了定量的布局規(guī)則，對于定性的布管規(guī)則沒有考慮。如何通過定性和模糊性的布局規(guī)則進(jìn)行知識建模，并將其應(yīng)用到管路的綜合評價中，是后續(xù)研究重點。

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