CN103605849B - 一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法，包括：对计算方法输入文件*.in、计算中间文件*.vars及计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配；对于in→in、var→in及out→in映射类型，确定参数映射关系；添加多个计算方法，选择联动计算模式为顺序联动或逆序联动，遍历计算方法组中的计算方法，根据不同参数映射类型，按照参数取值匹配规则完成取值并进行数值替换，随后依次执行计算方法。与现有技术相比，本发明在联动计算的实现过程中，通过对不同的参数属性建立映射关系，提出了不同的流程和存储策略，同时保证反向解析的准确性，最终为实现联动计算提供了一套可行的策略。

Description

一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法

技术领域

本发明涉及复杂产品设计过程中工程分析技术领域，尤其是涉及一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法。

背景技术

在复杂产品设计的分析过程中，如大容量循环流化床锅炉设计分析和千兆级汽轮发电机设计分析，相较于通用CAE(Computer Aided Engineering)系统(如Ansys、MSC、LMS、Fluent等)，基于工程分析计算(如电场强度、电磁场分布、温度场分布、及机械应力)的设计在复杂产品研发中占有相当大的比重，在复杂产品研发的全生命周期中处于核心、基础地位。工程分析计算是复杂产品设计制造企业进行产品研发过程中必不可少的一环，实现高效率的工程分析计算能力对提高企业的产品研发能力和创新力至关重要。

工程分析计算大多以Inputs→Method(·)→Outputs的方式进行，其中Inputs和Outputs分别表示计算方法的输入和输出数据文件，Method(·)是工程计算方法。工程计算方法通常采用面向过程的程序设计方法(Fortran、C语言等)实现的异构(基于Unix、Solaris等平台)、可执行二进制文件。

对于复杂产品的工程分析，例如汽轮发电机的强度计算、电磁计算、热计算等，不仅仅限于单个工程计算方法的执行，尤其当涉及多学科优化解算时，常常会同时调用多个工程计算方法，普遍存在运用多个计算方法共同完成分析任务的情况。由于这些计算方法中的许多参数相互耦合，在工程分析计算中必须对相同参数的数值进行及时更新，才能保证计算过程的连续性，完成相应的工程分析任务。而这些工程计算方法由于是早期独立开发的，缺乏对学科之间耦合性的考虑。

假设一个计算方法组由5个计算方法{Method1，Method2，...，Method5}构成，输入与输出之间的映射关系如下：

$\mathrm{Inputs}(x_3,x_4)\stackrel{\mathrm{Method}1}{\→}\mathrm{Outputs}\left(x_1\right),$

$\mathrm{Inputs}(x_7,x_4)\stackrel{\mathrm{Method}2}{\→}\mathrm{Outputs}\left(x_6\right),$

$\mathrm{Inputs}(x_1,x_3)\stackrel{\mathrm{Method}3}{\→}\mathrm{Outputs}(x_5,x_8),$

$\mathrm{Inputs}(x_5,x_6,x_7)\stackrel{\mathrm{Method}4}{\→}\mathrm{Outputs}\left(x_2\right),$

$\mathrm{Inputs}\left(x_7\right)\stackrel{\mathrm{Method}5}{\→}\mathrm{Outputs}\left(x_4\right),$

运行其中一个计算方法(如Methodl)之前，分析者都需要根据其前置计算方法(如Method5)的中间计算结果来修改当前计算方法Methodl的输入参数(如x₄)的值。由于不能自动控制不同计算方法之间的耦合关系，分析人员需要在不同计算方法之间反复切换，计算参数数据传递完全依靠手工完成，因此导致分析者手工修改量大大增加，造成分析效率低且准确性难以保证。

企业若要提高在产品设计过程中的竞争力，就必须解决多个计算方法的联合执行问题和计算参数文件之间的参数映射与传递的问题，因此需要一种计算参数解析和映射的方法，支持对产品工程计算过程中涉及的计算方法、计算文件中的参数以及参数间的关系进行管理，以实现多个计算方法自动联合执行。而目前在国内外，针对联动计算的理论与方法并未有公开的文献和相应的技术支持，因此，联动计算方法的实现对提高设计分析效率和质量、提升企业自主创新设计能力以及弥补我国在该领域的科研空白具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：参数取值匹配，自定义计算方法输入格式控制文件*.iform和计算方法输入文件*.in，生成输入定位文件*.itmp，根据中间计算结果格式控制文件*.oform和计算中间文件*.var生成中间定位文件*.otmp，根据需要对*.out文件中的参数进行定位和存储，对计算方法输入文件*.in、计算中间文件*.vars及计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配；

步骤2：参数映射关系确立，对于in→in和var→in映射类型，其参数映射关系确定过程相同，都按照参数取值匹配方法取得参与映射双方的坐标，并将计算方法名和坐标信息进行存储；对于out→in参数映射关系的确立，则按照out参数取值匹配的规则，通过数据库中out参数属性值，对参数值进行定位，并完成取值过程；

步骤3：添加多个计算方法，选择联动计算模式为顺序联动或逆序联动，遍历计算方法组中的计算方法，通过两个计算方法之间的参数映射关系，根据不同参数映射类型，按照参数取值匹配规则完成取值并进行数值替换，随后依次执行计算方法。

步骤1所述的对计算方法输入文件*.in进行参数取值匹配具体为，

111)根据参数名称在输入定位文件*.itmp中查找对应的参数坐标并进行存储；

112)根据参数映射关系，通过参数坐标在计算方法输入文件*.in中找到对应的参数值。

步骤1所述的对计算中间文件*.vars进行参数取值匹配具体为，

121)根据参数名称在中间定位文件*.otmp中查找对应的参数坐标并进行存储；

122)根据参数映射关系，通过参数坐标在计算中间文件*.vars中找到对应的参数值。

步骤1所述的对计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配具体为，

131)读取计算方法输出文件*.out中的数值，以行横坐标，列为纵坐标，定位数值位置；

132)记录数值位置坐标和对应的参数名称，并存入数据库；

133)在数据库中查找参数名称，并根据参数名称查找对应的参数位置坐标；

134)通过参数位置坐标，在计算方法输出文件*.out中找到对应的参数数值。

步骤3所述的顺序联动具体实现过程包括以下步骤：

311)对于由n个方法组成的计算方法组，按照位置顺序对计算方法组进行编号：M₁、M₂、…、M_n，初始化i=1；

312)方法M_i根据输入文件M_i.in运行产生中间文件M_i.vars和结果文件M_i.out；

313)如果方法M_i在顺序联动方向上与计算方法组中其他方法存在参数映射关系，那么根据映射关系，分别实施方法M_i→M_i+1、M_i→M_i+2、…、M_i→M_n-i+1的参数映射，即将方法M_i+1、M_i+2、…、M_n-i+1的输入文件M_i+1.in、M_i+2.in、…、M_n-i+1.in中与M_i存在映射关系的参数值更新为M_i的当前值；

314)将方法M_i从计算方法组中删除；

315)判断是否i＜n-1，是则更新i=i+1，返回步骤312)；否则结束，整个顺序联动过程完成。

步骤3所述的逆序联动具体实现过程包括以下步骤：

321)对于由n个方法组成的计算方法组，按照位置顺序对计算方法组进行编号：M₁、M₂、…、M_n，初始化i=n；

322)方法M_i根据输入文件M_i.in运行产生中间文件M_i.vars和结果文件M_i.out；

323)如果方法M_i在逆序联动方向上与计算方法组中其他方法存在参数映射关系，那么根据映射关系，分别实施方法M_i→M_i-1、M_i→M_i-2、…、M_i→M₁的参数映射，即将方法M_i-1、M_i-2、…、M_l的输入文件M_i-1.in、M_i-2.in、…、M_i.in中与M_i存在映射关系的参数值更新为M_i的当前值；

324)将方法M_i从计算方法组中删除；

325)判断是否i＞2，是则更新i=i-1，返回步骤322)；否则结束，整个逆序联动过程完成。

与现有技术相比，本发明采用文件和数据库方式解决参数信息的存储问题，对于文件存储类，利用“取值模型”实现参数名称与参数值的准确匹配，在联动计算的实现过程中，通过对不同的参数属性建立映射关系，提出了不同的流程和存储策略，同时保证反向解析的准确性，最终为实现联动计算提供了一套可行的策略。

附图说明

图1为本发明参数取值匹配过程；

图2为本发明计算方法输出文件的参数取值匹配过程；

图3为本发明参数映射关系确立过程；

图4为本发明顺序联动实现方法；

图5为本发明逆序联动实现方法。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：参数取值匹配，自定义计算方法输入格式控制文件*.iform和计算方法输入文件*.in，生成输入定位文件*.itmp，根据中间计算结果格式控制文件*.oform和计算中间文件*.var生成中间定位文件*.otmp，根据需要对*.out文件中的参数进行定位和存储，对计算方法输入文件*.in、计算中间文件*.vars及计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配；

如图1所示，步骤1所述的对计算方法输入文件*.in进行参数取值匹配具体为，

111)根据参数名称在输入定位文件*.itmp中查找对应的参数坐标并进行存储，例如，名称为“ETT”的参数对应的坐标为(6，4)；

112)根据参数映射关系，通过参数坐标在计算方法输入文件*.in和计算中间文件*.vars中找到对应的参数值，例如，参数坐标(6，4)对应的参数值为13.8。

步骤1所述的对计算中间文件*.vats进行参数取值匹配具体为，

121)根据参数名称在中间定位文件*.otmp中查找对应的参数坐标并进行存储；

122)根据参数映射关系，通过参数坐标在计算中间文件*.vars中找到对应的参数值。

如图2所示，步骤1所述的对计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配具体为，

131)读取计算方法输出文件*.out中的数值，以行横坐标，列为纵坐标，定位数值位置；

132)记录数值位置坐标和对应的参数名称，并存入数据库；

133)在数据库中查找参数名称，并根据参数名称查找对应的参数位置坐标；

134)通过参数位置坐标，在计算方法输出文件*.out中找到对应的参数数值。

步骤2：如图3所示为参数映射关系确立过程，对于in→in和var→in映射类型，其参数映射关系确定过程相同，都按照参数取值匹配方法取得参与映射双方的坐标，并将计算方法名和坐标信息进行存储；对于out→in参数映射关系的确立，则按照out参数取值匹配的规则，通过数据库中out参数属性值，对参数值进行定位，并完成取值过程；

步骤3：添加多个计算方法，选择联动计算模式为顺序联动或逆序联动，遍历计算方法组中的计算方法，通过两个计算方法之间的参数映射关系，根据不同参数映射类型，按照参数取值匹配规则完成取值并进行数值替换，随后依次执行计算方法。

如图4所示，步骤3所述的顺序联动具体实现过程包括以下步骤：

31)对于由n个方法组成的计算方法组，按照位置顺序对计算方法组进行编号：M₁、M₂、…、M_n，初始化i=1；

32)方法M_i根据输入文件M_i.in运行产生中间文件M_i.vars和结果文件M_i.out；

33)如果方法M_i在顺序联动方向上与计算方法组中其他方法存在参数映射关系，那么根据映射关系，分别实施方法M_i→M_i+1、M_i→M_i+2、…、M_i→M_n-i+1的参数映射，即将方法M_i+1、M_i+2、…、M_n-i+1的输入文件M_i+1.in、M_i+2.in、…、M_n-i+1.in中与M_i存在映射关系的参数值更新为M_i的当前值；

34)将方法M_i从计算方法组中删除；

35)判断是否i＜n-1，是则更新i=i+1，返回步骤32)；否则结束，整个顺序联动过程完成。

如图5所示，步骤3所述的逆序联动具体实现过程包括以下步骤：

41)对于山n个方法组成的计算方法组，按照位置顺序对计算方法组进行编号：M₁、M₂、…、M_n，初始化i=n；

42)方法M_i根据输入文件M_i.in运行产生中间文件M_i.vars和结果文件M_i.out；

43)如果方法M_i在逆序联动方向上与计算方法组中其他方法存在参数映射关系，那么根据映射关系，分别实施方法M_i→M_i-1、M_i→M_i-2、…、M_i→M₁的参数映射，即将方法M_i-1、M_i-2、…、M₁的输入文件M_i-1.in、M_i-2.in、…、M₁.in中与M_i存在映射关系的参数值更新为M_i的当前值；

44)将方法M_i从计算方法组中删除；

45)判断是否i＞2，是则更新i=i-1，返回步骤42)；否则结束，整个逆序联动过程完成。

实施例：本发明所提出的方法已在“产品设计分析环境系统2.0版本(简称：PDAEV2.0)”(软著登字第0342416号)软件系统中实现并验证。计算方法联动运行的实现过程如下：

步骤1：利用计算方法自定义计算方法输入格式控制文件*.iform文件和计算方法输入文件*.in文件，生成输入定位文件*.itmp文件，根据中间计算结果格式控制文件*.oform和计算中间文件*.var文件生成中间定位文件*.otmp文件，根据需要对*.ont文件中的参数进行定位和存储；

步骤2：分别对不同的映射类型in→in、var→in和out→in建立参数映射关系并存储，如表1所示，计算方法3601输入文件中的参数MVA映射到计算方法3607输入文件中的参数PF，即[3601(in)]MVA→[3607(in)]PF；

步骤3：添加多个计算方法，如添加计算方法3601、3607和3623，选择联动计算模式并实施联动计算，如顺序联动，即3601→3607→3623；

步骤4：基于不同的联动计算模式，遍历计算方法组中的计算方法，通过两个计算方法之间的参数映射关系，根据不同参数映射类型，按照参数取值匹配规则完成取值并进行数值替换，随后依次执行计算方法。

表1参数映射关系各属性表

如表1所示，计算组联动运行前，计算方法3601的输入文件3601.in中参数MVA的值为158.82，计算方法3607的输入文件3607.in中参数PF的值为0.85；

联动计算开始时，按照顺序联动次序，首先执行计算方法3601，3601计算完毕后，产生中间文件3601.vars和结果文件3601.out。依据参数映射关系，即[3601(in)]MVA→[3607(in)]PF，将3607的输入文件3607.in中参数PF值替换为3601.in中参数MVA的值；

依据参数映射关系[3601(var)]AGAP→[3623(in)]RPM，将3623.in中参数PRM值从原先的3000替换为3601.vars中参数AGAP的值23267.439783931；

依据参数映射关系[3601(out)]LC→[3607(in)]F，将3607.in中参数F值从原先的50替换为3601.out中参数LC的值176.0。

Claims (3)

1.一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：参数取值匹配，自定义计算方法输入格式控制文件*.iform和计算方法输入文件*.in，生成输入定位文件*.itmp，根据中间计算结果格式控制文件*.oform和计算中间文件*.var生成中间定位文件*.otmp，根据需要对计算方法输出文件*.out文件中的参数进行定位和存储，对计算方法输入文件*.in、计算中间文件*.vars及计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配；

步骤2：参数映射关系确立，对于in→in和var→in映射类型，其参数映射关系确定过程相同，都按照参数取值匹配方法取得参与映射双方的坐标，并将计算方法名和坐标信息进行存储；对于out→in参数映射关系的确立，则按照out参数取值匹配的规则，通过数据库中out参数属性值，对参数值进行定位，并完成取值过程；

步骤3：添加多个计算方法，选择联动计算模式为顺序联动或逆序联动，遍历计算方法组中的计算方法，通过两个计算方法之间的参数映射关系，根据不同参数映射类型，按照参数取值匹配规则完成取值并进行数值替换，随后依次执行计算方法；

步骤1所述的对计算方法输入文件*.in进行参数取值匹配具体为，

111)根据参数名称在输入定位文件*.itmp中查找对应的参数坐标并进行存储；

112)根据参数映射关系，通过参数坐标在计算方法输入文件*.in中找到对应的参数值；

步骤1所述的对计算中间文件*.vars进行参数取值匹配具体为，

121)根据参数名称在中间定位文件*.otmp中查找对应的参数坐标并进行存储；

122)根据参数映射关系，通过参数坐标在计算中间文件*.vars中找到对应的参数值；

步骤1所述的对计算方法输出文件*.out进行参数取值匹配具体为，

131)读取计算方法输出文件*.out中的数值，以行横坐标，列为纵坐标，定位数值位置；

132)记录数值位置坐标和对应的参数名称，并存入数据库；

133)在数据库中查找参数名称，并根据参数名称查找对应的参数位置坐标；

134)通过参数位置坐标，在计算方法输出文件*.out中找到对应的参数数值。

2.根据权利要求1所述的一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法，其特征在于，步骤3所述的顺序联动具体实现过程包括以下步骤：

311)对于由n个方法组成的计算方法组，按照位置顺序对计算方法组进行编号：M₁、M₂、…、M_n，初始化i＝1；

312)方法M_i根据输入文件M_i.in运行产生中间文件M_i.vars和结果文件M_i.out；

313)如果方法M_i在顺序联动方向上与计算方法组中其他方法存在参数映射关系，那么根据映射关系，分别实施方法M_i→M_i+1、M_i→M_i+2、…、M_i→M_n-i+1的参数映射，即将方法M_i+1、M_i+2、…、M_n-i+1的输入文件M_i+1.in、M_i+2.in、…、M_n-i+1.in中与M_i存在映射关系的参数值更新为M_i的当前值；

314)将方法M_i从计算方法组中删除；

315)判断是否i＜n-1，是则更新i＝i+1，返回步骤312)；否则结束，整个顺序联动过程完成。

3.根据权利要求1所述的一种产品设计分析开发环境中联动计算的实现方法，其特征在于，步骤3所述的逆序联动具体实现过程包括以下步骤：

321)对于由n个方法组成的计算方法组，按照位置顺序对计算方法组进行编号：M₁、M₂、…、M_n，初始化i＝n；

322)方法M_i根据输入文件M_i.in运行产生中间文件M_i.vars和结果文件M_i.out；

323)如果方法M_i在逆序联动方向上与计算方法组中其他方法存在参数映射关系，那么根据映射关系，分别实施方法M_i→M_i-1、M_i→M_i-2、…、M_i→M₁的参数映射，即将方法M_i-1、M_i-2、…、M₁的输入文件M_i-1.in、M_i-2.in、…、M₁.in中与M_i存在映射关系的参数值更新为M_i的当前值；

324)将方法M_i从计算方法组中删除；

325)判断是否i＞2，是则更新i＝i-1，返回步骤322)；否则结束，整个逆序联动过程完成。