設(shè)計(jì)院在作大量設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，會(huì)形成豐厚的設(shè)計(jì)成果。這些設(shè)計(jì)成果代表著設(shè)計(jì)人員特別是老一輩設(shè)計(jì)工作者的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，如何將這些知識(shí)進(jìn)行有效管理并為新入職或設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足的設(shè)計(jì)人員起到參考或指導(dǎo)作用，對(duì)于勘察設(shè)計(jì)企業(yè)來說，具有重要的意義。目前，大多數(shù)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)成果都以CAD圖紙或PDF格式進(jìn)行存儲(chǔ)，采用非結(jié)構(gòu)化的文件存儲(chǔ)方式，不利于設(shè)計(jì)成果的管理、查詢、共享和應(yīng)用。本文以道路和橋梁工程為例，研究公路工程設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化，在此基礎(chǔ)上對(duì)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)成果的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析知識(shí)管理平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)和主要功能，通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)道橋設(shè)計(jì)成果的管理和應(yīng)用。

公路工程設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化

所謂結(jié)構(gòu)化，是指將逐漸積累起來的知識(shí)加以歸納和整理，使之條理化、綱領(lǐng)化。公路工程設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化是將公路工程的設(shè)計(jì)成果按照其工程實(shí)體的組成及各組成之間的下上層級(jí)關(guān)系進(jìn)行組織，并明確每個(gè)組成的設(shè)計(jì)信息。

設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化是設(shè)計(jì)成果管理和應(yīng)用的基礎(chǔ)，本文以道路工程和橋梁工程兩大專業(yè)為研究對(duì)象，參照《公路工程信息模型分類和編碼規(guī)則》[1]，對(duì)工程構(gòu)件組成進(jìn)行了分類和編碼，對(duì)公路工程屬性作出規(guī)定，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)木?、補(bǔ)充和拓展[2]。

道路工程設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化

設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化主要體現(xiàn)在工程構(gòu)件組成及相互間關(guān)系的梳理、構(gòu)件編碼的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化制定以及設(shè)計(jì)屬性的定義上。道路工程構(gòu)件組成及上下層級(jí)關(guān)系如圖1所示。

設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化存在一個(gè)很重要的過程和輸出——構(gòu)件編碼。構(gòu)件編碼可以認(rèn)為是構(gòu)件的ID，是按照一定的編碼規(guī)則制定的，代表著該構(gòu)件的唯一標(biāo)識(shí)，可用于構(gòu)建工程構(gòu)件組成之間的層級(jí)關(guān)系以及將構(gòu)件的設(shè)計(jì)屬性信息和構(gòu)件實(shí)體進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本文所用的構(gòu)件編碼根據(jù)《公路工程信息模型分類和編碼規(guī)則》[1]制定，如表1所示。設(shè)計(jì)屬性（部分）如表2所示。

表1 道路工程構(gòu)件編碼表（部分）

表2 道路工程設(shè)計(jì)屬性表（部分）

圖1 道路工程構(gòu)件組成及層級(jí)關(guān)系圖

圖2 橋梁工程構(gòu)件組成及層級(jí)關(guān)系圖

橋梁工程設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化

橋梁工程與道路工程設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化類似，其構(gòu)件組成及上下層級(jí)關(guān)系如圖2所示。構(gòu)件編碼（部分）如表3所示，設(shè)計(jì)屬性（部分）如表4所示。

表3 橋梁工程構(gòu)件編碼表（部分）

表4 橋梁工程設(shè)計(jì)屬性表（部分）

設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)

為了把歷史的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行統(tǒng)一管理并使其發(fā)揮作用，將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫是最佳的方案。設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)是將結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)成果按照一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，一方面便于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的共享；另一方面能夠與應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行交互，使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)揮更大的應(yīng)用價(jià)值。

基于以上道路和橋梁工程設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)成果的數(shù)據(jù)庫（以下簡稱“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫”）進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫主要包括兩類數(shù)據(jù)表：構(gòu)件關(guān)聯(lián)表和項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表。本文主要使用mysql數(shù)據(jù)庫軟件對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)。

構(gòu)件關(guān)聯(lián)表

構(gòu)件關(guān)聯(lián)表用于存儲(chǔ)每個(gè)構(gòu)件的構(gòu)件編碼和相應(yīng)的構(gòu)件名稱，根據(jù)構(gòu)件編碼以及編碼規(guī)則可以建立起所有構(gòu)件之間的層級(jí)關(guān)系，用于在平臺(tái)上構(gòu)建構(gòu)件層級(jí)結(jié)構(gòu)樹以及實(shí)現(xiàn)層級(jí)之間的級(jí)聯(lián)查詢。除此之外，存儲(chǔ)構(gòu)件編碼和構(gòu)件名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系能夠根據(jù)構(gòu)件的構(gòu)件編碼查詢到相應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表，并將該構(gòu)件的設(shè)計(jì)屬性信息在平臺(tái)上進(jìn)行展示。以橋梁工程為例，構(gòu)件關(guān)聯(lián)表如圖3、圖4所示。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表

項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表用來存儲(chǔ)所有入庫的歷史設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)屬性信息，每個(gè)構(gòu)件對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)計(jì)屬性表，每條記錄對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，表中每個(gè)字段代表該構(gòu)件的一個(gè)設(shè)計(jì)屬性，屬性字段的定義除了該屬性的名稱、類型之外，還需要其他信息，如數(shù)值型和字符型的長度、枚舉型的枚舉值等。以橋梁工程為例，項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表如圖5、圖6所示。

圖3 橋梁工程構(gòu)件關(guān)聯(lián)表設(shè)計(jì)

圖4 橋梁工程構(gòu)件關(guān)聯(lián)表存儲(chǔ)（部分）

圖5 橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表設(shè)計(jì)

圖6 橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表存儲(chǔ)（部分）

基于設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)的知識(shí)管理平臺(tái)

知識(shí)管理的核心在于利用已有知識(shí)產(chǎn)生新知識(shí)，根據(jù)本文的主題，則是利用已有的設(shè)計(jì)成果指導(dǎo)或輔助設(shè)計(jì)工作，使其發(fā)揮價(jià)值。

在以上對(duì)道路和橋梁工程設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化及存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，開發(fā)道橋知識(shí)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)道橋歷史設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫、在線CRUD（增加、查詢、修改、刪除），以及基于已有的歷史設(shè)計(jì)項(xiàng)目與當(dāng)前設(shè)計(jì)項(xiàng)目的相似性推薦設(shè)計(jì)參數(shù)，從而達(dá)到輔助設(shè)計(jì)的目的。

平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)主要分為四層：第一層為數(shù)據(jù)層，主要分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和道橋歷史設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；第二層為服務(wù)層，將每個(gè)基礎(chǔ)的功能封裝成服務(wù)方式，可在不同的模塊間共用，如數(shù)據(jù)的查詢、數(shù)據(jù)的驗(yàn)證等；第三層為應(yīng)用層，針對(duì)于不同的業(yè)務(wù)功能需求，設(shè)計(jì)不同的模塊；最后一層為表現(xiàn)層，即以整體平臺(tái)的方式對(duì)外提供。平臺(tái)整體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖7所示。

平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

道橋知識(shí)管理平臺(tái)的功能主要分為兩大模塊：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的入庫管理和設(shè)計(jì)參數(shù)的智能推薦。

圖7 道橋輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)圖

圖8 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫管理模塊界面

圖9 設(shè)計(jì)條件篩選排序

圖10 設(shè)計(jì)參數(shù)查詢推薦

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫管理

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫管理模塊主要是將已有的道橋設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫，以實(shí)現(xiàn)在線CRUD操作。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)表上傳或在線錄入的方式入庫，數(shù)據(jù)表按照結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)中項(xiàng)目設(shè)計(jì)屬性表的設(shè)計(jì)形成模板，保證數(shù)據(jù)表表頭與設(shè)計(jì)屬性字段的一致性，入庫的設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)在平臺(tái)上以項(xiàng)目列表的方式進(jìn)行展示。

根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的構(gòu)件關(guān)聯(lián)表，將工程構(gòu)件的層級(jí)關(guān)系在平臺(tái)上恢復(fù)和構(gòu)建，形成結(jié)構(gòu)樹，結(jié)構(gòu)樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的構(gòu)件。點(diǎn)擊結(jié)構(gòu)樹中的每個(gè)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，右側(cè)屬性表會(huì)展示相應(yīng)的設(shè)計(jì)屬性信息。對(duì)于不同的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，每個(gè)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)屬性信息也是不同的。以橋梁工程為例，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫管理模塊界面如圖8所示。

設(shè)計(jì)參數(shù)智能推薦

設(shè)計(jì)參數(shù)智能推薦模塊主要是基于設(shè)計(jì)條件對(duì)入庫的設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和排序，以及對(duì)于每個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行查詢推薦。選取的設(shè)計(jì)條件是對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目能夠起一定決定性作用的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)條件的設(shè)定，對(duì)數(shù)據(jù)庫中已有的設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行篩選并基于相似性的大小進(jìn)行排序。

對(duì)于設(shè)計(jì)條件下每個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)，同樣是根據(jù)構(gòu)件關(guān)聯(lián)表存儲(chǔ)的構(gòu)件層級(jí)關(guān)系，通過級(jí)聯(lián)查詢定位到相應(yīng)的構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，推送相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，以達(dá)到輔助設(shè)計(jì)的作用。以橋梁工程為例，設(shè)計(jì)條件篩選排序以及設(shè)計(jì)參數(shù)查詢推薦分別如圖9、圖10所示。

結(jié)語

目前，公路工程設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)化及存儲(chǔ)、基于設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)的道橋知識(shí)管理平臺(tái)已在工程實(shí)踐中得到應(yīng)用，并體現(xiàn)出重要價(jià)值，但在實(shí)際使用中還存在一些約束條件以及需要進(jìn)一步研究和優(yōu)化的技術(shù)點(diǎn)。要真正實(shí)現(xiàn)基于已有的設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠推薦設(shè)計(jì)參數(shù)起到輔助設(shè)計(jì)的作用，首先需要大體量的設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)，然而按照本文設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入庫的方式，手工的工作量是巨大的，少量的數(shù)據(jù)對(duì)于輔助設(shè)計(jì)的意義是受限的。所以，需要平臺(tái)進(jìn)一步優(yōu)化，能夠?qū)蝇F(xiàn)有的主流設(shè)計(jì)軟件或者開發(fā)與其他設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理平臺(tái)的交互接口，使大量的歷史設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)化的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。

本文采用的相似性排序和智能推薦的算法較為簡單，有待進(jìn)一步研究和優(yōu)化，在大體量歷史設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，相似性排序和智能推薦的算法在很大程度上會(huì)影響推薦的設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確度。