一种基于知识组件的工程设计方法 【技术领域】
本发明涉及一种计算机辅助集成设计方法，特别涉及一种使用多种计算机辅助工具进行集成设计的方法。
背景技术
在传统设计过程中，设计人员根据经验形成产品的初步设计方案，然后据此建立物理样机，并对该物理样机进行性能试验或分析计算，以便获得产品的性能数据。如果这些数据不能满足要求，则返回设计阶段，由设计者修改设计方案，再做出试制产品，然后再作测试或分析计算，如此反复，直至满足产品性能要求。一旦产品比较复杂，整个设计周期将会非常漫长，而且设计质量也难以保证。
随着技术的不断发展，出现了许多新的设计方法和技术，如计算机图形技术、计算机建模技术、计算机分析仿真技术等，以及在此基础上形成的一系列CAX工具。通过这些方法、技术和工具，工程人员不必等到物理样机出来就可以建立产品的数字化模型并分析产品的各项性能，检验和优化设计方案，甚至分析其可制造性，从而大量减少物理样机试验，降低设计成本，缩短设计周期，也为及早发现设计缺憾，减少设计反复提供了可能。
然而，现代产品设计往往是一个多领域、多学科设计的过程，需要大量专业工具的支持，虽然这些新方法、技术和工具提高了某些环节的工作效率，但是由于各工具来源不同，拥有不同的概念、语言、技术、数据格式和使用风格，它们在设计过程中依然是分立使用，相互孤立的情况，这使得衔接各个设计环节时仍需要大量人工操作，效率低下，而且各环节模型和数据互相不关联，设计方案更改困难，设计、分析、优化的整体循环效率依然很低。
此外，由于需要解决的问题越来越复杂，各种专业工具所涵盖的功能也越来越多，设计人员理解和掌握它们时需要花费大量的时间和精力，而且，由于无法重用操作过程以及使用经验，在开展新的设计任务时，即使相似的工作也需从头开始，这使得操作工具的工作量大、过程复杂、难度高，设计人员的精力无法很好地专注于产品设计本身，而且设计过程中的知识、经验、方法也无法得到有效的沉淀、共享和重用。
各种工程软件广泛采用一种“硬”连接的方式实现工具集成。所谓“硬”连接是指在需要传递数据的工具之间开发专用数据转换和处理模块，通过众多数据处理模块连接各个工具。这种方法的优点是，对于特定的设计流程或设计思想，系统效率非常高，各专业数据和模型的匹配性和协调性好，但缺点是系统灵活性和扩展性不好，一旦设计流程或设计思想发生变化，需要重新编写许多中间数据处理程序，系统的升级和扩展也非常困难。
对于设计知识和设计过程重用的问题，普遍的做法是根据特定使用人员的需求在工具软件上进行二次开发，将专业知识、专家经验、设计方法或设计标准融入功能模块，然后通过使用这些功能模块提高工具使用效率，实现知识和设计重用。但这种定制化的二次开发方式专业性很强，对于工程人员来说门槛比较高，开发周期比较长，无法普遍适用，也无法很方便地进行功能扩展和系统维护。
综上所述，目前已有的计算机辅助集成设计方法仍然未能很好地、全面地解决以下问题：
在设计过程中各种工具没有进行集成，设计人员低水平的重复工作量大，而且因各环节相互分立，数据和模型之间关系松散，设计协调和更改的工作量十分巨大，难以实现快速的设计迭代和优化。
各种设计、分析工具的使用仍然是一种手工作坊方式，操作过程复杂，难度高，过于依赖经验，工作效率低，而且由于工具的使用知识和经验掌握在个人手中，难以积累、重复利用和共享，造成企业很高的知识风险。
本发明就是针对计算机辅助工程设计中存在的以上问题，提出了一种基于知识组件的工程设计方法。这种方法能够克服现有计算机辅助集成设计技术的诸多缺点，达到解放人力、降低门槛、提高效率、规范化设计的技术效果。
【发明内容】
本发明公开了一种基于知识组件的工程设计方法，包括知识组件构建过程、基于知识组件的设计过程，其特征在于，所述知识组件用标准形式封装通用模块，使知识组件独立于设计流程或设计思想的变化，具有跨项目、跨时间、跨平台的通用性；所述设计过程通过一个统一环境集成多个软件平台，调用所述知识组件完成各工程设计环节的工作，包括设计、建模、分析、数据处理。
所述设计过程可通过无需编程的方式定义所述知识组件之间的数据关系和执行关系，建立这些知识组件之间的关联关系，从而形成设计过程模型。
所述通用模块可包括工程设计、工程分析过程中的操作、方法、规则或流程。
所述通用模块可以包括工程设计分析过程中的文件解析、表达式运算、命令执行、脚本运行、CAD操作、CAE操作、数据库操作、报表生成等基础操作。
所述知识组件可具有输入/输出数据端口，也可具有人机交互界面。
所述知识组件构建过程还可包括，通过无需编程的方式，将若干子知识组件以及它们之间的数据关系和执行关系封装为母知识组件。
所述设计过程中，调用所述母知识组件时，其内部封装的子知识组件可被替换。
所述工程设计方法还可包括如下过程，建立一个包含使用说明、设计规范、设计经验等知识的数据库，然后建立所述知识组件与该数据库的关联关系，当使用所述知识组件时可以自动显示相关联的知识。
所述设计过程中定义所述知识组件之间的数据关系时，可直接定义知识组件端口之间的数据映射关系。为优化本发明的技术方案，在调用所述知识组件时，知识组件间的数据关系也可根据预先定义地规则自动建立。
所述知识组件之间的执行关系可定义知识组件执行时的逻辑关系、数据驱动关系、时间特性、消息触发机制或它们的一种组合关系。调用所述知识组件时，所述知识组件的执行关系可根据预先定义的规则自动生成。
所述设计过程中，设计过程模型可作为通用模块被封装为知识组件。
所述设计过程中，可通过执行一个知识组件，按预定的步骤引导设计人员完成设计分析工作。
所述设计过程中需要进行设计更改时，可以增加、删除或替换所述设计过程模型中的知识组件，可以更改所述设计过程模型的数据关系和执行关系，也可以改变所述设计过程模型中知识组件的控制数据，然后部分或全部执行所述设计过程模型。
所述设计过程模型的控制数据可以根据预定义的规则自动改变，然后自动执行部分或全部所述设计过程模型，如此不断重复直至得到所需的设计结果。
具体而言，本发明所述的方法包括建立知识组件以及基于知识组件进行设计两个步骤：
通过对工程设计、分析中的操作、方法、规则或流程进行分析和总结，将它们归纳为各种标准过程，并定义这些标准过程的实现方法、数据接口以及人机界面，然后以一种统一的形式将这些标准过程封装为知识组件。知识组件用于完成某种特定工作，可以具有输入/输出数据端口，也可具有人机交互界面。知识组件由于封装了设计分析工具的操作过程、使用方法、设计规则以及设计流程，因此设计人员可以通过人机界面输入控制数据，由知识组件完成具体而繁琐的操作和处理过程，这样一方面减轻了设计人员的工作量，提高了工作效率，另一方面由于无需掌握具体的使用过程，工具使用难度大大降低，使设计人员可专注于设计本身，更重要的是，知识组件实现了设计和分析知识的形式化，从而使设计分析知识得以积累、共享和重用。
在设计过程中，通过一个统一的环境使用知识组件以完成各个环节的设计、建模、分析、数据处理等工作，同时，可通过无需编程的方式定义这些知识组件之间的数据关系和执行关系，建立这些知识组件之间的关联关系，从而同步形成设计过程模型。之所以无需编程，是因为各个组件均具有标准形式。无须编程定义数据关系的工作方式，大大减轻了传统上需要手工衔接数据流的工作量，而且便于进行各种不同方式的连接，实现高度灵活的模块化设计，而知识组件的执行关系则记录了设计历程和逻辑，通过这一关系将可以重演设计分析过程，或者实现设计数据的关联更改。这一步骤的重要特征是，设计过程模型可根据产品的不同构成，选择不同知识组件，并在设计过程中动态定义关联关系后同步形成，而非预先固定，这样不仅允许设计过程的极大灵活性，而且还实现了设计过程的可追溯性和可重复性。
该方法的一个实例中，设计分析过程中的文件解析、表达式运算、命令执行、脚本运行、CAD操作、CAE操作、数据库操作、报表生成等基础性的、普遍性的操作过程被分别封装为知识组件，这些组件构成了可完成各种设计分析过程的粒度最小的、功能完备的组件集合。
该方法的一个实例中，在建立知识组件时，是通过无需编程的方式，将若干子知识组件以及它们之间的数据关系和执行关系封装为母知识组件，从而可以完成复杂的设计分析功能。由于无需编程，普通设计人员也可以建立这样的知识组件。而母知识组件在使用时，其内部封装的子知识组件可选择被相同类别的子知识组件替换，并可通过某种规则或手工方式重建内部的数据关系和执行关系。
该方法的一个实例中，建立一个包含使用说明、设计规范、设计经验等知识的数据库，然后建立知识组件与该数据库内容的关联关系，当选用知识组件、操作人机界面、定义数据关系执行关系时，可以自动显示相关联的知识。
该方法的一个实例中，在定义知识组件之间的数据关系时直接定义知识组件数据端口之间的数据映射关系。
该方法的一个实例中，在使用知识组件时，知识组件间的数据关系是根据预先定义的规则自动建立的。例如根据名称和类型一致时形成一个数据流的规则自动建立知识组件之间的数据关系。
该方法的一个实例中，知识组件之间的执行关系定义了知识组件执行时的逻辑关系、数据驱动关系、时间特性、消息触发机制或他们的一种组合关系。逻辑关系包含串行、并行、分支等关系，规定了知识组件在执行时的逻辑上的条件。当知识组件之间存在数据关系时，可以通过数据驱动关系定义知识组件执行时的数据条件，例如只有当上游数据发生变化时才执行知识组件。时间特性规定了知识组件在执行时的时间条件。消息触发机制则规定了知识组件在执行时的随机事件条件，当某随机事件发生时，知识组件收到该事件的消息，从而满足启动执行的必要条件。可以任意组合这四种关系定义知识组件启动执行的条件，并定义这些条件之间的逻辑关系。
该方法的一个实例中，使用知识组件时，知识组件的执行关系是根据预先定义的规则自动生成的。例如，预先定义各类型知识组件之间的执行逻辑关系，在使用知识组件时根据其类型自动建立与其他知识组件之间的执行关系。
该方法的一个实例中，通过知识组件建立了设计过程模型后，可以将该模型发布为一个知识组件，并可以定制该知识组件的输入/输出数据端口和人机界面。这样，即可积累、管理和重用成功的设计过程。
该方法的一个实例中，一旦成功完成设计过程并建立了设计过程模型，当再次进行相似的设计时，即可选用并执行该设计过程模型，按照预定的步骤引导设计人员逐步设置各环节的控制参数，直至完成设计分析工作。通过该种方式，不仅可大大提高相似设计的工作效率，而且通过重用成功的设计过程，可以大大降低新手学习和开展设计工作的难度，并规范化设计过程。
该方法的一个实例中，由于设计过程模型在设计过程中同步生成，当设计方案需要进行更改时，可以增加、删除或替换设计过程模型中的知识组件，可以更改设计过程模型的数据关系和执行关系，也可以改变设计过程模型中知识组件的控制数据，然后部分或全部执行设计过程模型，即可完成设计更改。这种方式避免了设计更改过程中大量的人工重复劳动，可以大大提高设计更改的效率，加速设计迭代过程。
该方法的一个实例中，可以根据预定义的规则，例如根据设计过程模型中的某些输出数据，利用某种优化算法自动改变设计过程模型中知识组件的控制数据，然后自动执行部分或全部设计过程模型，如此不断重复直至得到所需的设计结果。这种方法使得在完成一个设计过程后，可以马上利用所形成的设计过程模型进行设计优化。
本发明的技术效果：
针对传统设计不重视方法整理和重用的缺点，通过建立知识组件，有效实现了设计知识的固化、共享和重用。针对手工作坊式的传统设计过程，通过使用知识组件进行设计，大大解放了人力，提高了效率，降低了门槛。
针对传统设计需要大量人工衔接设计环节的缺点，通过将数据端口标准化，以及无需编程地定义知识组件之间的数据关系，大大减轻了数据流处理的工作量，并实现了高度灵活的模块化设计。针对传统设计更改困难、设计迭代效率低下的问题，通过在设计过程同步建立设计过程模型，以及更改和执行设计过程模型，实现了快速的设计更改和设计迭代。
针对传统设计过程缺乏引导、规范性差的缺点，通过重用设计过程模型，以及关联知识库，实现了知识向导的设计，提高了工作效率，降低了门槛，规范了设计过程。
针对目前设计过程中工具零散、不成体系、难以管理的问题，通过统一的环境进行集成化的设计、分析和数据处理等工作，大大方便了工具的使用。
针对目前各种工具进行功能扩展时需要专业性开发的问题，本方法通过无需编程的方式即可定制和增加新的知识组件，从而使设计人员自行即可进行功能扩展。针对当前的集成技术不适合变化多样的设计过程的缺点，本发明通过在设计过程中选择不同的知识组件，以及无需编程地动态定义数据关系和执行关系，从而可进行不同类型的产品设计，实现了设计过程的极大灵活性。
【附图说明】
图1是集成化工程设计系统。
图2是实现图1系统中知识组件的一种标准形式。
图3是各种设计分析过程的粒度最小的、功能完备的组件集合。
图4是建立知识组件之间数据关系的一种具体方式。
图5是判断两个参数对应的数据实体是否一致，如果一致则自动建立数据映射。
图6是无需编程建立知识组件之间执行关系的一种方式。
图7是设计过程模型中的执行关系。
图8是执行引擎的结构图。
图9是飞机机翼翼盒结构设计分析所涉及到的知识组件和方法。
图10-a是2维蒙皮类知识组件人机交互界面。
图10-b是2维翼梁类知识组件人机交互界面。
图10-c是2维翼肋类知识组件人机交互界面。
图10-d是2维长桁类知识组件人机交互界面。
图11是使用2维布置知识组件建立的结构布置模型。
图12-a是3维蒙皮类知识组件人机交互界面。
图12-b是3维翼梁类知识组件人机交互界面。
图12-c是3维翼肋类知识组件人机交互界面。
图12-d是3维长桁类知识组件人机交互界面。
图13是使用3维结构知识组件建立的结构三维模型。
图14是一个比较固定强度分析的过程。
图15是重用已有的强度分析过程模型进行机翼翼盒强度分析所获得的强度分布云图。
【具体实施方式】
实施例1
设计一个实现本发明技术内容的集成化工程设计系统。如图1错误！未找到引用源。所示，该系统包括人机界面定制模块、数据定义模块、知识封装模块、流程定义模块、数据映射定义模块、第三方工具集成、执行与监控、知识组件库和知识信息数据库。
人机界面定制模块定义知识组件的人机交互界面，使得用户可以通过交互界面控制知识组件的内部过程；
数据定义模块用于定义知识组件的输入/输出数据接口，以及所涉及到的所有其他数据集合；
知识封装模块实现设计方法、设计经验等知识的封装；
流程定义模块用于定义知识组件内部的知识组件、操作、方法之间的控制逻辑关系，形成设计流程模型；
数据映射定义模块用于定义知识组件内部的知识组件、操作、方法之间的数据映射关系；
第三方工具集成采用两种集成方式。一种是外部调用方式，系统可以通过命令行或访问接口调用第三方工具；另外一种是内部嵌入方式，即将第三方工具的界面嵌入到系统内部，实现紧密的人机交互操作；
执行与监控模块负责执行知识组件，并监控知识组件的运行数据和运行状态；
知识组件库用于将所有知识组件相关数据记录到数据库中，包括知识组件输入/输出数据、人机界面数据、流程数据、数据映射关系数据等；
知识信息数据库记录了知识组件的使用说明、设计规范、设计经验等信息，并关联至相应的知识组件。
错误！未找到引用源。是实现图1系统中知识组件的一种标准形式，主要包括数据接口、控制接口、人机交互接口、消息接口和第三方工具接口。其中数据接口用于知识组件与外部环境的数据交互，通过数据接口知识组件可以获得外部数据，并且将知识组件内部数据传递到外部环境中去；控制接口用于定义知识组件与其上下游知识组件之间的控制逻辑关系，分为前驱控制接口和后继控制接口，前驱控制接口用于接收上游知识组件的控制信息，后继控制接口用于向下游知识组件发送控制信息；人机交互接口提供使用人员与知识组件的交互接口；消息接口用于接收外部的消息信息；第三方工具接口提供访问第三方工具的接口。
可按错误！未找到引用源。所示的形式，将工程设计、分析过程中的一些基础性、普遍性的操作，封装为可在图1所示系统中使用的知识组件。这些组件构成了可完成各种设计分析过程的粒度最小的、功能完备的组件集合的图3。
知识组件具有标准化的形式，因此可在图1所示系统中方便地组合起来实现复杂功能，这种组合需要建立知识组件的数据关系和执行关系，并且无需编程。
错误！未找到引用源。显示了建立上述知识组件之间数据关系的一种具体方式。由于具有统一的数据接口形式，因此数据关系的建立表现为知识组件数据接口之间的数据映射关系，而这种数据接口之间的映射关系无需编程，采用图形化的形式就可以建立。如图中，通过无需编程的方式所建立的知识组件A的参数y2、y3与知识组件B的参数x2、x3之间的数据映射，以及知识组建A的参数y2与知识组件C的参数x4之间的数据映射，最终形成了知识组件A与知识组件B、知识组件C之间的数据流向关系。由于无需编程，这种方式不仅大大减轻了手工衔接数据流的工作量，而且便于进行知识组件的各种连接，实现高度灵活的模块化设计。
除此之外，知识组件之间的数据关系也可以根据规则自动建立：
1、例如，根据知识组件输入参数的名称和类型，搜索其他知识组件输出参数中是否存在名称与类型完全一致的参数，如果存在则自动建立两个参数之间的数据映射，从而实现知识组件之间数据关系的自动建立。
2、再例如，判断两个参数对应的数据实体是否一致，如果一致则自动建立数据映射。在图5错误！未找到引用源。中，知识组件A建立了一个CAD模型，其参数y1指向CAD模型中的一条线“Line.1”。知识组件B的y4参数通过拾取操作选择了CAD模型中的“Line.1”元素。由于这两个参数共同指向同一个数据实体，即CAD线元素“Line.1”，因此y1与y4自动建立数据映射关系，从而实现知识组件A与知识组件B之间数据关系的自动建立。
图6显示了无需编程建立知识组件之间执行关系的一种方式，知识组件的控制流是通过知识组件的控制接口之间的迁移线建立的，而并行、分支、循环等控制逻辑是通过并行、分支、循环等控制节点建立的。
除此之外，知识组件之间的控制逻辑关系也可以根据规则自动建立：
1、例如，预先定义各类型知识组件之间的控制逻辑关系，在使用知识组件时根据其类型自动建立与其他知识组件之间的控制逻辑关系。
2、再例如，根据用户使用知识组件完成工程设计、分析任务时的先后顺序，自动建立知识组件之间的控制逻辑关系。
通过以上方式，可在图1所示系统中选择若干子知识组件并定义它们之间的数据关系和执行关系，然后通过无须编程的方式将它们封装为一个新的知识组件(母知识组件)，该母知识组件内部结构如图7所示，其中：
人机交互界面包含各种类型的人机交互控件。其中，数据控件用于将母知识组件中的数据暴露给使用者，通过数据控件，使用者可以修改和查看母知识组件中的数据。消息控件可以绑定消息注册中心的某一消息，通过消息控件，使用者可以触发一个消息事件；
消息注册中心可以建立和管理与母知识组件相关的各种消息，并将消息发送到需要响应该消息的内部子知识组件上，以触发相应的动作；
知识信息索引记录了母知识组件各种活动与知识信息库中的使用规范、设计说明、经验知识等信息之间的索引关系，并在母知识组件进行某项活动时自动从知识信息库中提取相关信息；
计时器可以根据母知识组件设定的时间点向消息注册中心发送时间消息；
工具注册中心记录了接入母知识组件的第三方工具的相关信息，包括第三方工具的访问接口、数据接口、启动机制等；
内部的若干子知识组件通过数据流和控制流的方式关联起来，形成设计过程模型。
图7中的设计过程模型中的执行关系可包括逻辑驱动、数据驱动、时间驱动、消息驱动四种。其中，
逻辑驱动定义了知识组件在执行时的逻辑上的条件，通过知识组件控制接口之间的迁移线和控制逻辑节点建立。逻辑条件满足，即意味着知识组件的前驱控制接口连接的所有知识组件已经运行完成。
数据驱动定义知识组件执行时的数据条件，例如只有当上游数据发生变化时才执行该知识组件。数据驱动关系是通过知识组件数据接口之间的映射线建立。
时间驱动定义了知识组件在执行时的时间条件。通过计时器确定当前时间，并与知识组件所设置的启动时间进行比较。如果到达启动时间，则时间驱动条件满足。
消息驱动规定了知识组件在执行时的随机事件条件，当某随机事件发生时，知识组件通过消息接口收到该事件的消息，从而满足消息触发条件。
可以任意组合这四种驱动条件，定义知识组件启动执行的条件，并且可以设置这些条件之间的逻辑关系(如与、或等逻辑关系)。
图7所示的母知识组件在被使用时，其内部的子知识组件可以看作是“黑盒”。因此可以被相同类别的子知识组件替换，替换后执行关系不发生变化，数据接口一致的，保持原来的数据关系；不一致的则可以进行调整。
图7知识组件中的一条知识信息索引可以关联到知识库中的一条知识信息。该知识信息包括名称、检索关键词、专业、问题描述、设计规范、参考经验、参数经验取值、工作原理等内容。当选用知识组件时，通过该知识信息索引，可从知识库中提取相关知识信息，并自动呈现给使用者，从而辅助用户更好地使用知识组件。
以上内容阐述了在实施本发明的系统中，创建知识组件的过程和方法。下面着重阐述使用知识组件的过程和方法。
在图1所示系统中进行设计、分析时，可从知识组件库中选择知识组件并创建实例，实例化后的知识组件可以通过执行引擎加载并执行。执行引擎的结构如错误！未找到引用源。所示，包括调度器、规则引擎和执行器。其中调度器负责为规则引擎提供知识组件(调度器首先根据数据流、控制流定义，将执行器中正在运行的知识组件的后继组件调度到引擎中，并分别将满足时间条件和消息触发条件的知识组件调度到引擎中，然后经过整理后发送到规则引擎)；规则引擎判断知识组件是否可以执行(规则引擎首先获得决定知识组件启动条件的数据、控制、时间和消息的组合逻辑表达式，然后计算该逻辑表达式是否为真，如果为真表示知识组件可以运行，否则继续等待)；执行器接受来自规则引擎传来的知识组件，并根据知识组件的类型调用相应的执行方法。
通过以上方式，可在图1所示系统中不断调用知识组件完成各环节的工作，同时，以无需编程的方式动态地建立知识组件之间的数据关系和执行关系，从而逐步建立设计过程模型。根据需要，该模型可被封装为一个新的知识组件，并定义其数据接口和人机交互界面，从而实现设计过程的固化、共享和重用。
在本发明中，设计过程模型可随设计的进行而动态、同步形成，不同于传统的先定义流程然后执行流程完成设计的模式，因此可以适合于灵活多变的设计过程。而一旦完成设计过程，这一成功的设计过程模型又可保存下来，当再次遇到同样的设计问题时，通过重新执行该设计过程模型，就可引导设计人员按预定步骤完成设计分析过程，不仅大大提高了效率，降低了设计难度，而且也规范了设计过程。
由于设计过程模型是在使用知识组件进行设计的过程中同步产生，这种模型忠实代表了设计过程，因此，当需要进行设计变更时，可以通过增加、删除或替换设计过程模型中的知识组件，或更改设计过程模型的数据关系和执行关系，或改变设计过程模型中知识组件的控制数据，然后部分或全部执行设计过程模型，即可完成过程重演，实现方案变更。
在使用知识组件进行设计的过程中，设计过程模型还可以用来进行设计优化。设计过程模型中记录了知识组件之间的控制流关系和数据流关系，执行引擎根据这两种关系可以自动化地驱动知识组件按照合理的顺序自动化地执行，从而构成进行优化的前提条件。在此基础上，实现设计优化的具体步骤如下：
第一步：选择设计过程模型的输入数据作为优化的设计变量；
第二步：选择设计过程模型的输出数据作为优化的设计目标；
第三步：选择设计过程模型的输出数据作为优化的约束条件，并设置约束取值范围；
第四步：选择具体的优化算法；
第五步：获得优化器设计变量的取值，赋给对应的设计过程的输入参数；
第六步：执行引擎驱动设计过程自动化地运行；
第七步：获得设计过程的输出参数，赋给优化器的设计目标和设计约束；
第八步：判断优化是否收敛，如果不收敛，则自动改变设计变量的取值，并跳转到第五步；
第九步：输出最优设计方案，结束。
实施例2
应用本发明的技术方案开展飞机部件的具体工程设计实施例如下：
飞机机翼翼盒的结构设计包含多个专业，需要使用多种设计、分析工具，设计过程非常复杂，一旦某个环节出现问题必然延长设计周期，影响设计任务的完成。通过本发明提供的方法，可以使用知识组件快速完成飞机机翼翼盒结构的设计和分析。
图9显示的是飞机机翼翼盒结构设计分析所涉及到的知识组件和方法。机翼翼盒结构设计分为翼肋设计、梁翼设计、长桁设计和蒙皮设计，分别需要CAD建模、CAD参数读写、CAD特征元素替换、曲面造型、坐标变换等设计操作。机翼翼盒结构分析需要进行结构有限元计算，需要经历网格划分、载荷施加、材料选择、求解计算等步骤。通过不同的封装方法，可以将这些操作和步骤封装为知识组件，从而构成飞机机翼翼盒结构设计分析的专业知识组件集合。
飞机机翼翼盒结构的设计过程包括两部分，即结构设计和结构分析。
结构设计部分包括10根翼肋、2根翼梁、10根长桁、4根短梁、2块蒙皮的设计和建模，需要使用4类2维布置知识组件、4类3维结构知识组件搭建而成。结构设计模型在使用结构设计知识组件进行设计的过程中动态地建立起来。
图10是2维布置知识组件的人机交互界面，其中图10-a是2维蒙皮类知识组件人机交互界面；图10-b是2维翼梁类知识组件人机交互界面；图10-c是2维翼肋类知识组件人机交互界面；图10-d是2维长桁类知识组件人机交互界面。
图11是使用2维布置知识组件建立的结构布置模型。
图12是3维结构知识组件的人机交互界面，其中图12-a是3维蒙皮类知识组件人机交互界面；图12-b是3维翼梁类知识组件人机交互界面；图12-c是3维翼肋类知识组件人机交互界面；图12-d是3维长桁类知识组件人机交互界面。
图13是使用3维结构知识组件建立的结构三维模型。
结构分析是在结构设计完成的基础上，通过调用有限元分析知识组件对机翼翼盒的强度进行分析计算。强度分析是一个比较固定的过程(如图14所示)，因此可以重用已有的强度分析过程模型，通过向导式的方式引导工程人员完成强度分析。
图15是重用已有的强度分析过程模型进行机翼翼盒强度分析所获得的强度分布云图。