CN100388289C - 面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法 - Google Patents

Abstract

一种面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，属于工程设计信息系统集成和异构多数据源互操作技术领域，其包括构造数据库、设计文件定义、设计参数定义、参数文件模板生成、参数文件动态映射和参数文件多版本管理。其中数据库包括文件表、变量表、参数值表、输入文件表、输出文件表、变量定位表、非变量定位表、应用软件表以及有序参数列表；参数文件模板生成包括变量参数定位和非变量参数定位；参数文件动态映射包括文件还原以及文件解析。本发明提供了设计参数辨识机制，正确辨别多学科设计软件的输入、输出文件中每个参数的语义和语法，在多学科设计软件处理的非结构化数据和集成平台处理的结构化数据之间建立动态映射。

Description

面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法

技术领域

本发明属于工程设计信息系统集成和异构多数据源互操作技术领域，特别涉及一种面向复杂装备多学科设计(Multi-Disciplinary Optimization Design)软件集成的参数映射方法(Design Parameter Mapping Method)。

背景技术

大型复杂装备对国家的经济建设和国防建设具有举足轻重的作用，也是我国重点发展的支柱产业。典型的大型复杂装备包括航空飞行器、航空发动机、发电机组、综合采煤机组、舰船和武器系统等。大量的研究结果表明装备的设计过程直接决定了装备的性能、质量、生产周期、成本合适与维护方法等。因此，有效地组织和管理设计过程是大型复杂装备研制的核心问题，得到学术界和产业界的高度关注。

大型复杂装备设计过程涉及多学科综合优化问题，众多来自不同技术领域的工程师分别完成相关学科的工程计算任务。设计工程师采用许多工程设计软件反复计算大量的动力学、热力学、流体力学、结构及电子等工程参数。工程师需要处理大量的输入输出数据，以及二维和三维图形。

在复杂装备设计过程中，每个学科的计算软件都是独立的可执行程序，有些程序是设计单位自行开发的，有些程序是专业软件公司开发的，软件异构性非常大，而且这些计算软件都是采用面向过程的程序设计方法来实现的，没有用户交互界面。我们在若干装备制造行业的调研中，发现大部分多学科计算软件都是采用Fortran语言和C语言开发的。在设计过程中，每个计算程序的全部输入输出数据采用文本文件和二进制文件。设计工程师需要花费大量的时间准备输入数据，并且完全依赖经验和直觉来分析评价计算结果数据。设计过程和设计数据主要都是靠人工管理，设计工程师无法管理大量的设计数据。全部设计计算过程都是相互独立的单一进程，不能实现跨进程的通信。每位设计工程师都独立管理和运行相关的工程设计系统，重复工作量大，项目设计团队不能实现集中的权限控制和协同。

如图1(a)所示，在装备设计过程中，每位工程师首先需要建立输入文件，编辑和确定文件中的输入参数；然后运行某个专业计算程序，生成包含计算结果的输出文件；最后，工程师阅读和分析输出参数，并且根据计算结果的满意程度决定是否重新计算或者停止。在承担多项专业设计任务时，每位工程师还必须在多个专业计算软件之间转换各种输入输出参数。在这种设计方式中，设计工程师需要花费大量的时间阅读、编辑和修改输入输出文件中的设计参数。

为了解决上述问题，提高设计效率和水平，装备研制单位迫切需要采用系统集成平台，集成装备研制过程中需要的各种专业计算软件。过去，一些装备研制单位试图采用产品数据管理(PDM)系统来集成多学科专业计算软件和管理设计数据。但是，商业化产品数据管理PDM系统都偏重于CAD文件和图纸管理，数据管理粒度较大，无法按照参数的粒度管理设计数据。而且，商业化的PDM系统只适合集成商业化的CAD软件，不适合集成异构的多专业设计软件。

在这种情况下，人们必须开发针对复杂装备多学科优化设计的应用集成平台，对专业设计软件进行注册和配置，优化控制程序的运行进程，统一管理多设计数据源，并且支持设计工程师的协同设计活动。在复杂装备研制领域实施多学科设计系统地集成，首先必须解决异构的非结构化数据和结构化数据之间的一致性问题。在具体参数层次上(而不是文件层次上)管理设计数据的生成、获取、转换、存储和处理过程，是建立面向复杂装备多学科优化设计协同集成平台的基础。

发明内容

针对大型复杂装备开发过程中多学科优化设计系统集成的需求，本发明提供一种面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，在用户选择的集成平台进行设计参数预处理和后置处理，代替设计工程师的人工数据准备和处理，如图1(b)所示。该设计参数映射方法支持多设计数据源之间设计参数的映射和数据转换，全生命周期地管理设计数据。对于两个集合A、B，如果A中的每个元素在对应法则的作用下都可以在B中找到与它对应的元素，即为映射。

本发明方法包括构造数据库、设计文件定义、设计参数定义、参数文件模板生成、参数文件动态映射和参数文件多版本管理，它们之间的关系如图2所示。以下详细介绍

本发明内容：

一、构造数据库

本发明方法采用Microsoft SQL Server数据库管理系统。数据库中各个表之间的关系如图3所示。整个数据库中所有的数据表都以文件表为中心进行扩展，变量表和文件表是两个独立的表，以本发明方法的“数据源”形式存在，在进行具体文件定位时，将从参数表中提取所需参数，并根据文件的实际格式，进行非变量参数表中记录的创建。在布局的同时，要依靠有序参数列表进行参数顺序的存储，将文件的第一个参数(或第一个参数序列)的前置参数置为“null”，并依次向下存储，直到文件结束。文件结束的标志是：以当前文件编号为标识检索有序参数表，当表中的某参数作为前置参数的记录集为空时，该文件读取结束。文件定位后，即文件的布局模板生成，用户可以进行具体的文件参数映射。在参数映射的过程中，输入文件表、输出文件表和参数值表将按照多版本机制，进行同步存储文件信息及相应文件解析后的参数数据，这样将方便参数的历史库形成以及高效的参数查询。用户进行一次设计文件定义、设计参数定义，则在相应的文件表、参数变量表中形成一条记录，而对于该专业设计软件，软件运行参数表中有若干个参数文件信息记录与之对应。各数据表描述如下：

1)文件表：用来存储本发明中定义的文件集信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，唯一标识文件
2	文件名称	varchar	40	否	用来在用户界面中显示的文件名称
						3	文件类型	int	4	否	分为输入、输出和输入/输出文件
4	设计软件编号	varchar	20	否	注册软件所属的专业领域

2)变量表：用来存储本发明中定义的变量参数库信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	变量编号	varchar	8	是	变量编号，唯一标识参数
2	变量名称	varchar	40	否	用来在用户界面中显示的变量名称
						3	变量类型	int	4	否	表示变量类型，0表示字符串，1表示字符，2表示单精度，3表示双精度，4表示整型，5表示长整型，6表示日期。
4	变量格式	varchar	40	否	变量数据的格式
						5	缺省值	varchar	40	否
6	变量说明	varchar	200	否

3)参数值表：用来存储本发明中变量表中对应的具体参数数据信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，关联文件表
2	格式编号	varchar	10	是	格式编号，标识文件中的具体参数
						3	参数编号	varchar	8	否	参数编号，关联变量表
4	版本号	int	4	是	版本号，唯一标识当前变量的版本
						5	参数值	varchar	40	否	参数数据值
6	创建时间	varchar	20	否

4)输入文件表：用来存储本发明中输入文件的数据信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，关联文件表
2	版本号	int	4	是	版本号，文件保存的版本
						3	文件路径	varchar	256	否	文件保存路径
4	创建者	varchar	20	否
						5	创建时间	varchar	20	否

5)输出文件表：用来存储本发明中输出文件的数据信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，关联文件表
2	版本号	int	4	是	版本号，文件保存的版本
						3	文件路径	varchar	256	否	文件保存路径
4	创建者	varchar	20	否
						5	创建时间	varchar	20	否

6)变量定位表：用来存储本发明中文件模板的定义信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，关联文件表
2	格式编号	varchar	10	是	每个文件中该变量的唯一标识
						3	参数编号	varchar	8	否
4	控制脚本	varchar	80	否
						5	行循环公式	varchar	80	否
6	列循环公式	varchar	80	否

7)非变量定位表：用来存储本发明中具体文件中的常量和标注信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，关联文件表
2	格式编号	varchar	10	是	每个文件中非变量的唯一标识
						3	类型	int	4	否	0表示常量，1表示标注
4	常量值	varchar	40	否
						5	标注内容	varchar	600	否
6	控制脚本	varchar	80	否

8)应用软件表：用来存储本发明中设计软件的注册信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	软件编号	varchar	20	是	软件的唯一标识
2	软件名称	varchar	40	否
						3	所属领域	varchar	40	否
4	更多参数将根据实施中的具体学科及软件				而定

9)有序参数列表：用来存储本发明中文件模板的参数序列，即前、后置参数的信息。

序号	字段名	数据类型	长度	主键	说明
						1	文件编号	varchar	5	是	文件编号，关联文件表
2	序号	int	4	是
						3	前置参数	varchar	10	是	参数的格式编号，关联变量定位表和非变量定位表
4	后置参数	varchar	10	是	参数的格式编号，关联变量定位表和非变量定位表

二、设计文件定义

由于多学科设计软件的多重性和异构性，设计过程中存在各不相同的文件，设计文件定义即建立一个文件集，并建立数据文件和多学科设计软件之间的关联。该文件集包括设计软件的输入和输出文件，存储在数据库的文件表中。本发明在设计文件定义时需要的基本属性信息包括文件编号、文件名称、文件类型、文件说明和所属软件标识。

1)文件编号是参数文件在文件集中的唯一标识，通常以“自定义前缀+录入顺序号”来编码。

2)文件类型包括输入文件、输出文件和输入/输出文件三种，其中输入/输出文件是指该文件在软件运行中既是输入文件，也是输出文件。输入/输出文件以两种形式存在，一种是软件运行后输出数据覆盖已有的输入数据；另一种是软件运行后输出数据在输入文件中进行追加写入，不影响已有的输入数据。

3)文件说明是指对文件的备注说明，当不同的设计软件之间有同名的文件时，利用文件说明可以清楚地描述文件之间的差异性。

4)所属软件标识是为当前文件指定其所属的软件。基于该软件标识可以查询到注册软件所关联的所有输入和输出文件。

本发明方法中设计文件定义的过程如图4所示，包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.选择设计计算软件；

步骤3.是否录入文件信息(文件信息包括文件编号、文件名称、文件类型、文件说明和所属软件标识)，是，进入步骤4，否则进入步骤5；

步骤4.录入文件信息，将该信息保存到数据库中，即对文件信息进行数据库添加操作，更新数据库中文件表的相应记录；

步骤5.结束。

三、设计参数定义

在各个参数文件中存在大量的变量参数，每个变量都有其相应的名称，但相同名称的变量在不同的文件中可能代表不同的含义。因此，用户进行变量参数定义时，需要详细描述参数的含义，不能产生变量歧义。

本发明将参数文件中的具体参数分为两种类型：变量和非变量。变量参数即为在具体设计过程中需要动态改变或加载的参数；非变量参数为文字性参数，进一步分为常量参数与标注类型参数，非变量参数必须与具体文件相绑定，否则没有任何意义。由于在参数定义时并没有关联具体文件，因此本发明方法中参数定义即为变量参数定义，而非变量参数定义将根据具体文件直接定位于文件中。设计参数定义是将集成系统中参数文件的参数注册到数据库的变量表中。本发明在设计参数定义时需要的基本属性信息包括：参数编号、参数名称、参数类型、参数格式和参数说明。

1)参数编号是变量参数在参数库中的唯一标识，通常以“自定义前缀+录入顺序号”来编码。

2)参数名称指可以表达参数含义的名称，可以为中文或英文，也可以是参数的表达式。

3)参数类型表示一个枚举集，其中包括多种数据类型，如字符串、字符、整数、长整数、单精度、双精度和日期。

4)参数格式指参数数据的具体格式，例如：“单精度”类型的参数，可以定义其格式为“f5.2”，表示该参数共占5位，且小数点后保留2位；“日期”类型的参数，格式可以定义为YY-MM-DD。

5)参数说明是对参数含义的详细解释，可以是对参数名称的进一步说明；也可以是对不同的参数文件之间同名参数的差异性描述。

本发明方法中设计参数定义的过程如图5所示，包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.是否录入参数信息(参数信息包括参数编号、参数名称、参数类型、参数格式和参数说明)，是，进入步骤3，否则进入步骤4；

步骤3.录入参数信息，将该信息保存到数据库，即对变量参数信息进行数据库添加操作，更新数据库中变量表的相应记录；

步骤4.结束。

四、参数文件模板生成

在进行参数文件的格式模板定制前，要保证对应的文件和参数都已进行了详细、正确的定义。如上文所述，文件中的参数分为变量参数和非变量参数两大类，在文件的布局定位时，变量参数是从已有的变量参数库中选择，非变量参数将根据具体文件进行建立，直接定位于文件中。变量和非变量参数准确定位，即确定了该文件的格式模板。

1)变量定位

变量定位是对变量在文件中的分布进行的描述。由于多学科中各个软件的相异性，参数文件变化多样，根据不同的设计情况，变量参数可显示或隐藏，也可进行单循环或多重循环，因此变量的定位需要准确给出其在文件中的位置信息。本发明在变量定位时需要的基本属性信息包括：文件编号、格式编号、参数编号、前置参数、控制脚本、行循环公式和列循环公式。

①文件编号表示当前将要进行参数定位的文件，该编号来源于已建立的文件集中。

②格式编号是在文件模板定制时为文件中的参数统一进行的编号，该编号是当前参数在该文件中的唯一标识。

③参数编号是当前参数在参数库中的编号，参数编号不能唯一标识当前参数，因为当前参数在文件中可能多次出现，这时就需要“格式编号”对当前参数进行唯一标识。

④前置参数表示在文件中定位当前参数的前一参数，前置参数可以为一个参数，也可以为一个参数序列。前置参数表示当前参数在文件中，从顺序的角度确定的位置。对于文件的第一个参数，或第一个参数序列(文件的首参数可以是并列输出的一个参数列)，其前置参数为“null”。

⑤控制脚本通过语法限定来设置当前参数的显示与否以及成组循环(成组循环是指多个参数进行同时循环)的条件和数目，本发明将多参数参与的成组循环称之为“大循环”。

⑥行循环公式用于控制当前参数的单循环的个数。在文件中对于参数需要单重循环时，将通过该公式进行控制。

⑦列循环公式用于控制当前参数的单循环个数，或多循环个数。当行循环公式为空时，列循环公式用于控制当前参数的单循环个数；当既有行循环公式，又有列循环公式时，表示当前参数将进行双重循环。

变量参数文件定位的过程如图6(a)所示，包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.从文件集中选择设计文件；

步骤3.从参数库中读取参数；

步骤4.检测是否是第一个参数，是，进入步骤5，否则进入步骤6；

步骤5.设置参数的前置参数为“null”，直接进入步骤7；

步骤6.按照要求设置参数的前置参数；

步骤7.判断当前参数是否需要控制脚本，是，进入步骤8，否则进入步骤9；

步骤8.按照控制脚本要求设置脚本；

步骤9.判断当前参数是否需要行循环，是，进入步骤10，否则进入步骤11；

步骤10.按照行循环公式设置循环次数；

步骤11.判断当前参数是否需要列循环，是，进入步骤12，否则进入步骤13；

步骤12.按照列循环公式设置循环次数；

步骤13.选择添加、修改、删除操作；

步骤14.判断读取参数是否结束，是，进入步骤15，否则进入步骤3；

步骤15.结束。

2)非变量定位

非变量定位是根据具体文件中的实际情况，将常量和标注在文件中的分布进行准确描述。本发明提取的非变量参数的基本属性为：文件编号、格式编号、非变量类型、常量值、标注内容、前置参数和控制脚本。

①文件编号表示当前将要进行参数定位的文件，该编号来源于已有的文件集中。

②格式编号是在文件模板定制时为文件中的参数统一进行的编号，该编号对当前参数在该文件中进行唯一标识。

③非变量类型分为常量和标注。

④常量值表示对于非变量类型为常量的参数，需要给出常量值。

⑤标注内容表示对于非变量类型为标注的参数，需要给出标注的具体内容。

⑥前置参数表示在数据流中决定当前参数的前一参数，该前置参数可以为一个，也可以为一个并列的参数序列。前置参数主要为表示当前参数在文件中，从顺序的角度来确定的位置。显然，对于文件的第一个参数(也可能是第一参数序列，因为文件的首参数可以是并列输出的一个参数列)，其前置参数应为“null”。

⑦控制脚本与变量定位中所描述的脚本完全相同。

非变量参数文件定位的过程如图6·(b)所示，包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.从文件集中选择设计文件；

步骤3.选择非变量定位时的前置参数；

步骤4.判断非变量参数的类型，如果是常量类型，进入步骤5，如果是标注类型，进入步骤6；

步骤5.输入默认的变量值，直接进入步骤7；

步骤6.输入标注内容；

步骤7.判断当前参数是否需要控制脚本，是，进入步骤8，否则进入步骤9；

步骤8.按照控制脚本要求设置脚本；

步骤9.选择添加、修改、删除操作；

步骤10.判断读取参数是否结束，是，进入步骤11，否则进入步骤3；

步骤11.结束。

五、参数文件动态映射

参数文件模板生成后，即可进行多学科软件的执行操作，在软件执行前可以进行某历史参数文件的提取，也可以导入一个新的输入文件。在导入文件时，本发明方法通过文件解析确定参数值，用户可以对解析后的结构化参数进行修改，并将修改结果反作用到输入文件，即从结构化到非结构化转换。设计软件执行完毕后，需要从非结构化到结构化的转换，为输出文件中参数可视化提供结构化数据。整个参数转换的过程将通过动态映射实现，包括文件还原和文件解析两个互逆的过程。

1)文件还原

文件还原是将已经格式化输出的参数列表重新生成参数文件。将已有的参数重新写入文件中时，无须进行参数格式转换，统一按照字符串格式进行参数写入，在所有参数写入完成后，真正的参数文件形成。

2)文件解析

文件解析是将非结构化的文件解析为结构化的、具体的参数，本发明采用“前置参数引导，脚本循环控制”的方法进行文件的动态解析。根据“参数文件模板生成”中的说明，每个变量参数在模板布局时具有文件编号、格式编号、参数编号、前置参数、控制脚本、行循环公式和列循环公式等属性；每个非变量参数在模板布局时包括文件编号、格式编号、非变量类型、常量值、标注内容、前置参数和控制脚本基本信息，整个文件的解析过程以“前置参数”为主线，逐个进行解析。

文件解析流程如图7所示，包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.读取前置参数为“null”的参数序列(可能为一个参数，也可能为一串并列参数)；

步骤3.判断参数序列的长度是否大于0，是，进入步骤4，否则进入步骤24；

步骤4.判断参数序列中是否有非变量参数，是，进入步骤10，否则进入步骤5；

步骤5.判断参数序列中是否有行循环，是，进入步骤6，否则进入步骤9；

步骤6.将参数序列并行输出；

步骤7.判断参数序列的长度是否大于1，是，进入步骤12，否则进入步骤8；

步骤8.判断参数是否有列循环，是，进入步骤11，否则进入步骤12；

步骤9.检测无行循环的参数是否有列循环，是，进入步骤11，否则进入步骤10；

步骤10.逐个输出，直接进入步骤12；

步骤11.将参数序列并行输出；

步骤12.取参数序列中任意参数的后置参数，即前置参数为该参数的参数序列；

步骤13.判断是否有后置参数，是，进入步骤14，否则进入步骤24；

步骤14.读取后置参数序列；

步骤15.检测参数序列中任意参数是否有控制脚本，是，进入步骤16，否则进入

步骤21；

步骤16.判断是否有非变量参数，是，进入步骤17，否则进入步骤19；

步骤17.判断是否有控制显示参数脚本，是，进入步骤18，否则进入步骤12；

步骤18.显示输出参数，返回步骤12；

步骤19.根据脚本记录大循环信息，直接进入步骤23；

步骤20.判断大循环是否与上一大循环相同，是，进入步骤22，否则进入步骤23；

步骤21.判断是否有非变量参数，是，进入步骤18，否则进入步骤5；

步骤22.无非变量参数时，判断是否有控制显示参数脚本，是，进入步骤5，否则进入步骤12；

步骤23.逐个输出上一循环参数，返回步骤22；

步骤24.结束。

六、参数文件多版本管理

多学科设计软件集成中的文件解析是针对多版本、多操作的，即对于每个参数文件在实际应用中是以具体数据为基础而存在的，每个有效的变量参数数据在设计后都将进行版本保存。

在应用软件运行前首先要进行输入数据文件准备，可以通过之间进行文件的导入，也可以进行文件还原过程，即从参数值表中取出一组(表示一个版本)参数数据，进行有效性检查，当操作者满意时则直接还原为文件，从而准备运行应用软件；当操作者进行局部的数据修改时，要以新版本的标识重新写入参数值表中，并同时还原为输入文件。在执行设计软件后，操作者需要查看生成的输出文件，即文件解析过程，当操作者对结果数据很不满意时将重新进行输入参数的准备，然后再次进行软件运行；当操作者认为结果数据较好时，将输出文件中的参数值保存到参数值表中，再次进行设计软件运行，直到结果数据使操作者满意为止。因此在反复的计算和设计过程中，很容易产生多组输入、输出数据，本发明方法将这些有效的数据以结构化的方式全部保存在数据库中，方便操作者进行历史版本数据的查看和统计。对于多版本管理在数据库中需要三个数据表，分别为参数值表、输入文件表和输出文件表。

本发明方法中参数文件多版本管理流程如图8所示，包括以下具体步骤：

步骤1.开始；

步骤2.从数据库读取参数；

步骤3.显示输入参数；

步骤4.判断输入参数是否有效，是，进入步骤6，否则进入步骤5；

步骤5.修改输入参数，返回步骤4；

步骤6.输入文件还原，即生成输入文件；

步骤7.执行设计软件；

步骤8.输出文件解析，即生成输出文件，并显示输出参数；

步骤9.确定输出参数的有效性，较好，进入步骤10，较差，进入步骤11，满意进入步骤12；

步骤10.保存参数到数据库，进入步骤11；

步骤11.删除输入/输出文件，返回步骤5；

步骤12.保存参数(保留文件并保存至数据库)；

步骤13.结束。

本发明方法在集成平台进行设计参数预处理和后置处理，代替设计工程师的人工数据准备和处理。在集成环境中进行装备设计工作，全体工程师可以共享各种设计资源和设计知识，实现设计过程的自动化管理。本发明具有以下优点：

(1)提供设计参数辨识机制，正确辨别设计软件的输入输出文件中每个参数的语义和语法。

(2)在计算软件处理的非结构化数据(文件)和集成平台处理的结构化数据(数据库)之间建立动态映射。

(3)提供信息共享服务，在孤立的计算软件、集成平台和用户之间进行数据交换，支持多数据源之间的事务处理。

附图说明

图1为多学科设计过程中操作示意图，

(a)为多学科设计过程中操作复杂性示意图，

(b)为应用本发明方法进行多学科设计示意图；

图2为本发明方法执行顺序示意图；

图3为本发明方法中数据库中表的关系示意图，

图中实线表示关联关系，虚线表示依靠关系；

图4为本发明方法中设计文件定义流程图；

图5为本发明方法中设计参数定义流程图；

图6为本发明方法中文件模板生成流程图，

(a)为变量参数文件模板生成流程图，

(b)为非变量参数文件模板生成流程图；

图7为本发明方法中文件解析流程图；

图8为本发明方法中参数文件多版本管理流程图；

图9为本发明实施例中集成平台界面图；

图10为本发明实施例中建立的业务对象类示意图；

图11为本发明实施例中文件定义界面图；

图12为本发明实施例中变量参数定义界面图；

图13为本发明实施例中文件进行变量参数定位界面图；

图14为本发明实施例中一个具体的参数文件，

(a)为该文件中多参数并列循环部分，

(b)为该文件中单重循环部分，

(c)为该文件中双重循环部分；

图15为本发明实施例中文件进行非变量参数定位界面图；

图16为本发明实施例中文件还原后界面图；

图17为本发明实施例中文件解析后界面图。

具体实施方式

本发明的一个优选实例如图9～图17所示。该实例中，采用Microsoft Visual C++6.0为代码编写工具，数据库管理系统采用了SQL Server 2000，建立数据库名称为“MetaFile”。

图9为本实例中应用的集成平台，集成平台除提供项目管理、权限控制以及通讯等功能外，是对各种设计软件系统的集成与整合。

图10为本实例中建立的业务对象类。由于本实例采用Microsoft Visual C++6.0为代码编写工具，因此建立对象类，与发明内容中图3所示的数据表的内容相对应。本实例中业务对象类包括文件、变量、参数值、输入文件、输出文件、变量定位、非变量定位、应用软件、有序参数例。

图11为本实例中文件定义界面，用户在定义文件时，系统将对文件进行自动编号，本实例中编号格式为五位编码，并以“F”为起始字符，如图中1D Input文件编号为“F0004”，文件类型为输入/输出文件，文件说明为一维方案的输入文件，所属软件为一维优化计算软件。在进行文件基本属性的完整信息录入后，用户可以进行“添加”操作。系统通过ADO数据库操作类来对文件对象进行操作，使得文件对象的属性与数据库中文件表中的字段值一一对应。当参数文件需要修改或失效时，用户对文件进行“修改”和“删除”操作，其操作方法与“添加”操作完全相同。

图12为本实例中变量参数的定义界面，操作者在定义变量参数时，系统将对变量参数进行自动编号，本实例中变量的编号格式为八位编码，并以“P”为起始字符，如图中进口总压变量编号为“P0000005”，在进行变量基本属性的完整信息录入后，操作者进行“添加”操作，系统通过ADO数据库操作类来对变量对象进行操作，使得变量对象的属性与数据库中变量表中的字段值一一对应。当变量参数需要修改或失效时，对变量进行“修改”和“删除”操作，其操作方法与“添加”操作完全相同。

图13为本实例中变量定位界面图，本实例中将格式编号以“DPL”为起始字符串，采用10位编码格式，变量参数录入包括控制脚本、行循环公式和列循环公式三个属性。操作者只要给出每个具体参数在文件中的位置及控制信息，程序将通过ADO数据库操作类来对变量对象进行操作，使得变量定位对象属性与数据库中变量表中的字段值一一对应。同样，在操作者修改参数定位信息或参数定位信息失效时，对定位信息进行“修改”和“删除”的操作方法与“添加”操作完全相同。

图13中控制脚本为“show：DPL0000002＝’a’，cyc：DPL0000001”，show用来控制参数显示；cyc是cycle的简写，表示控制参数与其它参数共同循环的次数，即成组循环次数。该控制脚本表示当前参数的显示受控于“DPL0000002＝’a”’，如果该条件成立，则显示，否则不进行参数显示。同时，当前参数的显示个数由“DPL0000001”条件决定，如果“DPL0000001＝0”则同样起到了隐藏当前参数的效果，因为0次的循环是毫无意义的；如果“DPL0000001＝2”则当前参数要进行2次的循环显示，这里所指的循环是与其它参数共同进行的循环，而非当前参数自身的循环。

参数自身的循行由行循环和列循环公式控制。如图14(a)所示的部分中以黑框描边的为两个并列循环体，在这种情况下循环体1和循环体2将由“cyc”脚本来控制。行循环公式用于控制当前参数的单循环的个数，文件参数需要单重循环时，将通过该公式进行控制。图14(b)所示即为单循环部分，该部分中“11”是表示一个计算站数(jm)变量，黑框中的参数是一个循环体，该参数的循环数由前面变量jm减去3来控制，现在取DPL0000013为jm变量的格式编号，这时就需要在行循环公式中填入“DPL0000013-3”。图14(c)所示为双循环部分，该部分中第一行的“7”是表示一个初始流线数(kon)变量，用于控制后面循环体的列数，同一行的“1”是表示一个流线数(1m)变量，用于控制后面循环体的行数，下一行黑框中的参数是一个循环体，该参数的行循环数由变量“1m*2”来控制，列循环数由变量kon来控制。取DPL0000016为kon变量的格式编号，DPL0000015为1m变量的格式编号，这时就需要在行循环公式中填入“DPL0000015*2”，列循环公式中填入“DPL0000016”。

图15为本实例中非变量定位界面图，本实例中格式编号以“RPL”为起始字符串，同样采用10位编码格式，录入信息包括控制脚本。当参数类型为常量时，常量值属性为有效属性；当参数类型为标注类型时，标注的内容为有效属性。操作者只要给出每个具体参数在文件中的位置及控制信息，程序将通过ADO数据库操作类来对变量对象进行操作，使得非变量定位对象的属性与数据库中非变量表中的字段值一一对应。同样，在操作者修改参数定位信息或参数定位信息失效时，对定位信息进行“修改”和“删除”的操作方法与“添加”操作完全相同。

变量与非变量准确定位即生成文件参数模板中涉及到有序参数列，有序参数列按照参数分布的层次进行有序存取参数。有序参数列包括文件编号、序号、前置参数及后置参数四个属性，如数据库中的有序参数列表所示。前置参数和后置参数都是指参数的格式编号，这两个属性是在用户进行前置参数选择后进行赋值的。有序参数列中的序号则是在多个参数并列存在时使用的，例如：1D_Input文件中格式编号“DPL0000002”的后置参数有“DPL0000003”、“DPL0000004”、“DPL0000005”、“DPL0000006”、“DPL0000007”、“DPL0000008”、“DPL0000009”、“DPL0000010”、“DPL0000011”和“DPL0000012”十个，这十个参数在文件中所表达意义不同，因此在文件参数映射的过程中，由序号属性来区分。

参数文件模板生成之后，进行参数文件动态解析。解析时可以直接导入参数文件，也可以从数据库中提取，文件选定后可以进行文件与参数的映射。本实例中文件解析和还原的过程中涉及到三个业务对象类：参数值、输入文件和输出文件。动态解析的输入文件只能在文件模板中选择，通过数据库查询文件表，选择需要解析的文件，并导入相应参数文件。图16所示即为文件还原后界面显示图。

参数文件导入后进行文件解析，参数值类的属性包括文件编号、格式编号、参数编号、版本号、参数值和创建时间。解析流程从文件布局表中前置参数为“null”的参数开始，解析完成后形成参数列表。图17所示即为文件解析后的界面显示图。

Claims (6)

1.一种面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)构造数据库

构造文件表、变量表、参数值表、输入文件表、输出文件表、变量定位表、非变量定位表、应用软件表以及有序参数列表；

(2)定义设计文件

建立一个文件集，并建立数据文件和多学科设计软件之间的关联，设计文件定义时需要的基本属性信息包括文件编号、文件名称、文件类型、文件说明和所属软件标识；

其设计过程是：选择设计软件，录入文件信息，将该信息保存到数据库中，即对文件信息进行数据库添加操作，更新数据库中文件表的相应记录；

(3)定义设计参数

设计参数的定义是指变量参数定义，将集成系统中参数文件的参数注册到数据库的变量表中，其基本属性信息包括参数编号、参数名称、参数类型、参数格式和参数说明；

其设计过程是：录入参数的序号、名称、变量类型、标注信息、默认值信息，将该信息保存到数据库，即对变量参数信息进行数据库添加操作，更新数据库中变量表的相应记录；

(4)生成参数文件模板

参数文件模板生成通过变量参数定位和非变量参数定位共同实现；

变量参数定位：是将已有的变量在文件中的分布进行准确描述，其基本属性信息包括文件编号、格式编号、参数编号、前置参数、控制脚本、行循环公式和列循环公式；

非变量参数定位：是将常量和标注在文件中的分布进行准确描述，其基本属性信息包括文件编号、格式编号、非变量类型、常量值、标注内容、前置参数和控制脚本；

变量参数定位设计过程是：从文件集中选择设计文件，从参数库中读取参数，按照要求设置参数的前置参数，为需要控制脚本的参数设置脚本，按照行循环公式为存在行循环的参数设置行循环次数，按照列循环公式为存在列循环的参数设置列循环次数，该参数所有信息填充完毕之后，按照用户需求执行添加、修改、删除操作；

非变量参数定位设计过程是：从文件集中选择设计文件，选择变量定位时的前置参数，对于常量类型参数输入默认的参数值，对于标注型参数输入标注内容，若当前参数需要控制脚本则定义控制脚本，所有信息填充完毕之后，按照用户需求执行添加、修改、删除操作；

(5)进行参数文件动态映射

参数文件动态映射实现文件和结构化数据之间的映射，包括文件还原及文件解析；

文件还原：是将已经格式化输出的参数列表重新生成参数文件，将已有的参数重新写入文件中形成真正的参数文件；

文件解析：是将非结构化的文件解析为结构化的、具体的参数，采用“前置参数引导，脚本循环控制”进行文件的动态解析；

参数文件动态映射设计过程如下：

读取前置参数为“null”的参数序列，如果参数序列中有非变量参数，则直接顺序处理这些参数，没有非变量参数，则直接对参数序列进行行列循环处理，通过行列循环的控制参数顺序实现各参数的顺序映射，无行列循环则顺序处理各离散参数；如果参数序列中所有参数都不存在后置参数，则映射结束，如果任意参数存在后置参数，则读取后置参数序列，然后对获取的参数序列进行映射操作：

如果参数序列中含有控制脚本约束的参数，则按照变量参数和非变量参数两种情况进行处理：如果参数为非变量参数，则直接映射该参数；如果是变量参数，则根据脚本记录形成大循环信息，判断当前大循环是否与上一次大循环相同，如果不同则逐个输出上一循环的参数，如果相同则根据控制显示参数的存在情况进行同层次其余数据参数序列的处理；

如果参数序列中不含控制脚本约束的参数，则根据该序列中非变量参数的存在情况确定是进行该参数序列的映射还是重新获取新的参数序列进行映射；

(6)参数文件多版本管理

参数文件多版本管理设计过程是：从数据库读取参数并显示输入参数，输入参数无效则修改这些参数并再次判断，若输入参数有效则还原输入文件，即生成输入文件；获得所有输入文件后，执行设计软件得到输出文件，并解析得到结构化数据，通过用户界面显示输出结果，用户或计算机判断输出参数的有效性，性能较好则保存输入输出参数到数据库，否则删除输入输出文件，并重新设计输入参数，进行新一轮的设计，直到操作者满意结果数据为止。

2.如权利要求1所述的面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，其特征在于所述步骤(2)设计文件定义的设计过程包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.选择设计计算软件；

步骤3.是否录入文件信息，是，进入步骤4，否则进入步骤5；

步骤4.录入文件信息，将该信息保存到数据库中，即对文件信息进行数据库添加操作，更新数据库中文件表的相应记录；

步骤5.结束。

3.如权利要求1所述的面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，其特征在于所述步骤(3)设计参数定义是指变量参数定义，而非变量参数定义将根据具体文件直接定位于文件中，设计参数定义的设计过程包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.是否录入参数信息，是，进入步骤3，否则进入步骤4；

步骤3.录入参数信息，将该信息保存到数据库，即对变量参数信息进行数据库添加操作，更新数据库中变量表的相应记录；

步骤4.结束。

4.如权利要求1所述的面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，其特征在于所述步骤(4)参数文件模板生成的变量参数定位过程包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.从文件集中选择设计文件；

步骤3.从参数库中读取参数；

步骤4.检测是否是第一个参数，是，进入步骤5，否则进入步骤6；

步骤5.设置参数的前置参数为“null”，直接进入步骤7；

步骤6.按照要求设置参数的前置参数；

步骤7.判断当前参数是否需要控制脚本，是，进入步骤8，否则进入步骤9；

步骤8.按照控制脚本要求设置脚本；

步骤9.判断当前参数是否有行循环，是，进入步骤10，否则进入步骤11；

步骤10.按照行循环公式设置循环次数；

步骤11.判断当前参数是否有列循环，是，进入步骤12，否则进入步骤13；

步骤12.按照列循环公式设置循环次数；

步骤13.选择添加、修改、删除操作；

步骤14.判断读取参数是否结束，是，进入步骤15，否则进入步骤3；

步骤15.结束。

5.如权利要求1所述的面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，其特征在于所述步骤(4)参数文件模板生成的非变量参数定位过程包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.从文件集中选择设计文件；

步骤3.选择非变量定位时的前置参数；

步骤4.判断非变量参数的类型，如果是常量类型，进入步骤5，如果是标注类型，进入步骤6；

步骤5.输入默认的变量值，直接进入步骤7；

步骤6.输入标注内容；

步骤7。判断当前参数是否需要控制脚本，是，进入步骤8，否则进入步骤9；

步骤8.按照控制脚本要求设置脚本；

步骤9.选择添加、修改、删除操作；

步骤10.判断读取参数是否结束，是，进入步骤11，否则进入步骤3；

步骤11.结束。

6.如权利要求1所述的面向复杂装备多学科设计软件集成的参数映射方法，其特征在于所述步骤(6)参数文件多版本管理设计过程包括以下步骤：

步骤1.开始；

步骤2.从数据库读取参数；

步骤3.显示输入参数；

步骤4.判断输入参数是否有效，是，进入步骤6，否则进入步骤5；

步骤5.修改输入参数，返回步骤4；

步骤6.输入文件还原，即生成输入文件；

步骤7.执行设计软件；

步骤8.输出文件解析，即生成输出文件，并显示输出参数；

步骤9.确定输出参数的有效性，较好，进入步骤10，较差，进入步骤11，满意进入步骤12；

步骤10.保存参数到数据库，进入步骤11；

步骤11.删除输入输出文件，返回步骤5；

步骤12.保存参数，即保留文件并保存至数据库；

步骤13.结束。

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