摩托车设计是一个复杂的过程，应用基于知识的流程管理系统可以明确设计流程、对设计过程提供领域知识的支持、记录过程历史和设计意图以方便设计回溯。通过原型系统的开发与实际应用，取得了良好的效果。
0 引言
新车设计需做市场调查、可行性分析、外型及结构设计、产品试制、样机测试、路试等过程通常情况下为一个交互的、多次重复不同工作步骤的过程。建立可以控制设计流程的软件系统，是规范设计过程的有利方法；在设计中提供领域专业知识捕捉设计过程数据，可以提高设计一次成功率，也有助于回溯设计过程。
1 基于知识的摩托车设计流程基本框架
根据对摩托车设计过程和设计过程中知识的考虑，建立了基于知识的摩托车开发过程系统逻辑框架如图# 所示。其中表示层为系统与用户的接口；框架核心层提供实现系统功能的核心结构与架构，能够屏蔽操作系统、网络、异地数据库等的特性；系统服务层提供了位于框架核心层下的底层支持服务，具体包括网络、数据库管理系统和位于最底层的操作系统；功能模块层是本系统的主体，可以实现的功能有：
1）过程建模、实例化，模型实例的执行、监控；
2）领域知识、设计意图、过程历史的管理；
2 摩托车开发流程管理
每类产品都有相似的开发流程，可以先确定每一大类产品设计模式，建立设计流程的模型，然后针对每一个要设计的车型分别派生出其设计流程。对于过程实例运行的掌控，即为对产品设计流程的把握。
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2.1过程建模
文献提出了一种基于信息流的多视图建模方法来描述产品开发过程，这种方法用语义描述来表达摩托车设计的过程模型。表达了模型中的过程次操作就对应一次信息的传递，表达了模型中的信息流和信息视图。应用此模型进行建模的过程如图2所示。
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1）分析产品开发的流程，确定子过程或独立的活动；
2）定义活动或子过程的执行角色和所需资源；
3）对子过程或活动添加操作，每一次操作对应一次对其它节点或本身的信息发布；!）对过程模型中的子过程进行下一层的分解，确定独立的活动或子过程，然后重复第二步和第三步的动作，直至模型中的所有子过程都分解为活动为止。
2.2过程实例化及过程实例执行
在前面建立了产品的设计流程模型后，对应于某个特定车型实例化，就可以形成可以运行的设计流程实例。过程实例化时需要定义过程实例名称并指定完成本实例的设计小组，对于过程模型的每一节点，建立其实例节点时，需要进行确定此操作的开始、结束时间；分配角色的执行者；分配资源等初始化工作。过程实例的执行是通过设立一个运行服务器来对执行实例的客户端服务，用以控制、调度客户端对程序、数据库的访问等操作。在本文所提出的方法中，采用了人工执行与计算机自动执行相结合的方法来完成流程、流程中各任务项以及任务中各信息流的操作。过程实例是一个在动态运行的工作流，所以，在每个不同的时刻，其过程实例整体、过程实例中的每一个节点、节点中的每条操作信息都有不同的状态。在一定的条件下，各状态可以相互转化。
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3 设计过程中的知识管理
随着设计对象复杂性的上升，设计知识获取难度逐渐加大，现代设计也就有了从经验设计到知识设计的转变。产品设计知识主要包含领域知识和设计意图。
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每个设计领域，都有自己的特定事实、设计原则、结构计算方法、设计规范、定理，还有许多解决异常问题的经验等，这些就构成了本设计领域的知识。设计过程中常规的做法是：设计工程师通过查看文献、标准或是依据自己的设计经验来利用这些领域知识。而在本系统中，将利用基于知识的工程和专家系统的方法，将领域知识输入到知识库，来支持产品的过程设计。
在文献中将设计历史分为过程历史和设计意图两部分讨论。过程历史是产品设计活动的具体实施情况，为产品设计监控者和设计人员提供一个了解产品设计整个流程的途径；设计意图涉及的是产品设计活动背后的原理。本文根据以上论述，建立了一个面向摩托车设计过程的知识模型，如图示。本知识支撑系统包括了领域知识处理、设计意图管理和过程历史管理三大模块，它们都通过统一的数据库方法访问底层数据库。
3.1领域知识处理模块
此模块包括相对独立的两部分：领域知识管理和领域知识重用。领域知识管理模块负责领域知识的维护，包括知识的添加、删除、更改等功能。在本系统中，领域知识的表示方法为产生式规则表示法，因此知识库中知识的表示形式为规则。对应地，知识的维护就进一步成为产生式规则的添加、删除、更改等操作。领域知识的重用即知识推理的过程。产生式系统包括规则库、综合数据库和控制机构三大部分，分别负责知识的表达、动态信息的存储和问题的推理求解。产生式系统问题求解的一般步骤如图5所示。
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3.2设计意图管理模块
设计意图管理也包括两部分，分别为设计意图的输入更改模块和设计意图的查询% 浏览% 报表% 回溯%重用模块。设计意图的捕获是一种需要用户参与具有交互性又有一定自治能力的半自动机制。这里支持两种输入激活机制：
1）系统根据任务的性质和结果，通过过程执行与监控子系统激活意图捕获模块，要求开发人员输入相关信息，从而对设计和管理决策及其原理进行捕获；
2）当设计者根据经验认为有必要记录设计决策、设计原理、备选方案等信息时，可以随时激活输入工具自由输入。设计意图的查询\浏览\报表\回溯\重用模块即设计意图的重用模块。本系统中，设计意图记录采用简单易行的线性存储方式，将记录的设计意图作为数据库表中的一个字段，存放在数据库表中。对设计和过程历史的浏览、查询和报表是系统的基本功能，可以通过设计意图的联系属性或者活动属性（ 如事件、时间等）进行数据库检索，从而获得相关记录，支持对设计过程和对产品模型操作的理解。如可以按时间查询，了解某时间段的整体工作情况；可以按活动查询，了解某活动的开始% 结束等重要信息；可以按角色查询，了解某个设计参与人的工作情况，给出工作列表。通过对历史数据的分析，将目前的工作情况进行总结，并生成报表，如生成已完成工作列表和待完成工作列表等,为管理者进行过程的控制并做出准确决策提供依据。设计历史管理还支持对过程和设计的回溯。由于产品开发过程历史管理系统记录了项目的全生命周期历史记录，包括时间轴上的开发经历和场景，因此可以对关键设计、整个开发过程以及具体活动当时的实际情况进行回放，便于管理者对项目进行评估。
3.3过程历史管理模块
过程历史管理模块包括两部分，分别为过程历史捕获和过程历史的查询% 浏览% 报表% 回溯% 重用模块，其中后者为与设计意图的公用模块，此处不再讨论。过程历史主要采用的方式是计算机支持的自动捕获，通过与过程执行与监控系统、过程建模系统的紧密集成，及时捕获产品开发过程中所发生的事件。系统需要捕获的事件有两种，一种是用户操作引起的活动或流程的状态改变（如提交数据等），另一种是由于规则条件的满足激发的活动状态的改变，一旦活动或流程的状态发生变化，过程历史捕获模块将自动捕获该事件，并写入过程历史数据库中。跟踪开发任务完成情况，记录项目执行历史。
4 系统原型与实现
根据上面对设计流程和知识的研究，本文建立了基于知识的摩托车设计流程管理系统总体框架，如图( 所示。此原型系统包括知识管理和流程管理两个相对独立的模块，分别完成过程建模、实例化、过程实例的运行和知识获取、保存、重用等方面的功能，它们之间通过知识支持接口和知识获取接口连接。过程建模与流程实例执行子系统建模与流程实例化子系统;语言开发应用程序。它采用了可视化开发技术，呈现给用户的是一个可视化用户界面；在此之下，采用语言编写的应用逻辑作为完成用户所需的建模、实例化等功能载体，此部分可以用函数的形式单独编译为动态链接库文件或组件对象模型文件，也可与界面编译到同一应用程序中。
4.1知识管理子系统
根据上面的论述，知识管理子系统分为三部分：过程历史管理系统、设计意图管理系统和领域知识管理系统：对于过程历史的捕获，全部采用了自动捕获的方
式。操作者对流程状态的操作或流程状态的自动转换均在程序的执行过程中有所体现，所以，可以在操作者操作或流程状态自动转换的时候将操作者、时间、操作
时间自动记录，形成产品设计的历史，供以后设计的参考。
而对于设计意图和领域知识的捕获，程序主要采用了设计过程中的交互式捕获方式：通过操作者手动激活设计意图或领域知识输入对话框，将设计意图或领域知识输入，然后系统自动捕获操作者、时间等信息，然后写入数据库。对于设计过程中知识的重用，系统也做了简单的实现。操作者可以用时间、操作者或流程为检索词检索数据库中的记录，将知识以表格的形式显示出来，供设计者参考。
5 小结
利用摩托车设计流程管理系统，可改善传统的设计过程、使摩托车研发规范化；对设计过程中知识的管理、提高设计智能化，可提高设计速度和一次成功率。基于知识的摩托车设计流程管理系统的研究对于加快新产品的开发速度、缩短设计周期有着重要意义。
本文建立了一种流程管理系统，它集成了过程模型的建立、过程实例的执行、各种知识的捕获、管理和重用等功能，从理论上、实践上都较好地支持了摩托车开发流程；在此原型中分别实现了实例监控、知识管理等功能，最后结合踏板摩托车设计流程进行了验证。
