廣告
淺談KBE技術在汽車零部件智能設計中的應用
2020-12-16 22:32:31· 來源：上汽安全與CAE技術
0、背景改革開放特別是入世以來，中國已成為名副其實的世界制造業(yè)大國。但隨著以美國為首的西方發(fā)達國家，先后發(fā)起以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0為代表的再工業(yè)化運動，
0、背景
改革開放特別是入世以來，中國已成為名副其實的世界制造業(yè)大國。但隨著以美國為首的西方發(fā)達國家，先后發(fā)起以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0為代表的“再工業(yè)化”運動，我國制造業(yè)面臨越來越激烈的國際競爭。
汽車產(chǎn)業(yè)一直都是我國制造業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著國外豪華品牌的本土化進程加快和像特斯拉這種新能源高科技企業(yè)在中國打開市場，本土汽車企業(yè)的市場適應能力面臨極大考驗。為了提高企業(yè)對市場的響應能力，滿足用戶多樣化、個性化的需求，必須要縮短汽車設計研發(fā)周期，為此本文介紹KBE技術，并將其應用到汽車零部件的研發(fā)設計中。
1、KBE的概念
1977年，費根鮑姆正式提出知識工程（knowledge-basedEngineering）這一概念，也就是KBE系統(tǒng)。KBE的關鍵技術主要由知識獲取，知識表示和知識推理三部分組成。
知識獲取就是從人類專家獲取領域知識并將其轉化成知識庫；知識表示是利用計算機能夠接受并且進行處理的符號和方式來表示人類在改造客觀世界中所獲得的知識；知識推理是整個 KBE 系統(tǒng)處理領域知識的核心部分,決定如何選用廣義知識庫中的知識，對用戶提供的證據(jù)進行推理，最終對用戶提出的問題做出回答或完成特定的動作。經(jīng)典的知識推理模式主要有兩種：一種是基于規(guī)則的推理方法，一種是基于實例的推理，如圖1所示。
圖 1
2、零部件智能設計系統(tǒng)
KBE技術誕生之后，很多國家在其開發(fā)與應用方面進行了有效的實踐。例如福特汽車公司在英國的子公司—美洲虎汽車公司采用KBE 技術設計某車型發(fā)動機蓋，設計時間由2個月減為2小時；空中客車公司在設計A340-600飛機機翼時，如用常規(guī)的CAD軟件和分析軟件，設計一個翼肋至少需要1天，僅對所有翼肋進行一次設計需要1人花費1年的時間，而采用KBE技術后，10個小時即可完成機翼的設計。上汽乘用車公司在該領域也進行了一些探索，建立了一套零部件智能設計系統(tǒng)，下面介紹該系統(tǒng)的基本原理。
由于整車開發(fā)流程中大部分零部件的設計都是在原有設計基礎上進行的，上汽乘用車公司經(jīng)過數(shù)十年的知識積累，各個零部件已經(jīng)基本形成了基于專家經(jīng)驗的標準設計流程。所以，該系統(tǒng)首先進行了產(chǎn)品的參數(shù)化建模，建立各零件不同結構方案的知識模板，構建產(chǎn)品模型庫。
在構建完產(chǎn)品模型庫之后，需要建立知識復用的組件，一個組件可以看做一個獨立模塊，提供一組公共的功能。該系統(tǒng)采用Catia軟件作為參數(shù)化設計工具，使用動態(tài)網(wǎng)頁設計語言和CAA開發(fā)語言進行組件開發(fā)，采用Socket通訊技術實現(xiàn)設計參數(shù)在網(wǎng)頁和后端產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的遠程傳遞。另外，系統(tǒng)還集成了CatiaCAE分析工具，可以對設計結果進行分析驗證。如圖2所示，以前副車架為例，展示了組件模塊和動態(tài)頁面。
圖 2
前副車架作為主要的底盤結構件，主要由半幅本體、左右縱梁，前橫梁和中塔等部件組成，如果使用傳統(tǒng)的Catia建模軟件建模，則需要從硬點開始通過草圖和構面的方式逐步形成理想方案，然后交給CAE分析工程師進行有限元建模和分析，不斷進行優(yōu)化迭代，耗時較長。圖3和圖4分別展示了本系統(tǒng)中前副車架的設計流程和工程師具體的應用場景，從確定邊界到有限元性能分析驗證，系統(tǒng)基本實現(xiàn)基于知識復用的CAD\CAE集成設計，極大的提高了效率。
圖3
圖4
3、小結
汽車產(chǎn)業(yè)是整個制造業(yè)的縮影，就制造產(chǎn)業(yè)來看，KBE知識工程已經(jīng)成為未來整個數(shù)字化、智能化制造的發(fā)展方向，將以往成功的產(chǎn)品進行分類，建立實例庫，以備設計時借鑒和重用，可以極大的提高產(chǎn)品開發(fā)效率，其廣闊的應用前景會給未來的工業(yè)生產(chǎn)帶來更多的方便快捷。
改革開放特別是入世以來，中國已成為名副其實的世界制造業(yè)大國。但隨著以美國為首的西方發(fā)達國家，先后發(fā)起以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0為代表的“再工業(yè)化”運動，我國制造業(yè)面臨越來越激烈的國際競爭。
汽車產(chǎn)業(yè)一直都是我國制造業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著國外豪華品牌的本土化進程加快和像特斯拉這種新能源高科技企業(yè)在中國打開市場，本土汽車企業(yè)的市場適應能力面臨極大考驗。為了提高企業(yè)對市場的響應能力，滿足用戶多樣化、個性化的需求，必須要縮短汽車設計研發(fā)周期，為此本文介紹KBE技術，并將其應用到汽車零部件的研發(fā)設計中。
1、KBE的概念
1977年，費根鮑姆正式提出知識工程（knowledge-basedEngineering）這一概念，也就是KBE系統(tǒng)。KBE的關鍵技術主要由知識獲取，知識表示和知識推理三部分組成。
知識獲取就是從人類專家獲取領域知識并將其轉化成知識庫；知識表示是利用計算機能夠接受并且進行處理的符號和方式來表示人類在改造客觀世界中所獲得的知識；知識推理是整個 KBE 系統(tǒng)處理領域知識的核心部分,決定如何選用廣義知識庫中的知識，對用戶提供的證據(jù)進行推理，最終對用戶提出的問題做出回答或完成特定的動作。經(jīng)典的知識推理模式主要有兩種：一種是基于規(guī)則的推理方法，一種是基于實例的推理，如圖1所示。
圖 1
2、零部件智能設計系統(tǒng)
KBE技術誕生之后，很多國家在其開發(fā)與應用方面進行了有效的實踐。例如福特汽車公司在英國的子公司—美洲虎汽車公司采用KBE 技術設計某車型發(fā)動機蓋，設計時間由2個月減為2小時；空中客車公司在設計A340-600飛機機翼時，如用常規(guī)的CAD軟件和分析軟件，設計一個翼肋至少需要1天，僅對所有翼肋進行一次設計需要1人花費1年的時間，而采用KBE技術后，10個小時即可完成機翼的設計。上汽乘用車公司在該領域也進行了一些探索，建立了一套零部件智能設計系統(tǒng)，下面介紹該系統(tǒng)的基本原理。
由于整車開發(fā)流程中大部分零部件的設計都是在原有設計基礎上進行的，上汽乘用車公司經(jīng)過數(shù)十年的知識積累，各個零部件已經(jīng)基本形成了基于專家經(jīng)驗的標準設計流程。所以，該系統(tǒng)首先進行了產(chǎn)品的參數(shù)化建模，建立各零件不同結構方案的知識模板，構建產(chǎn)品模型庫。
在構建完產(chǎn)品模型庫之后，需要建立知識復用的組件，一個組件可以看做一個獨立模塊，提供一組公共的功能。該系統(tǒng)采用Catia軟件作為參數(shù)化設計工具，使用動態(tài)網(wǎng)頁設計語言和CAA開發(fā)語言進行組件開發(fā)，采用Socket通訊技術實現(xiàn)設計參數(shù)在網(wǎng)頁和后端產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的遠程傳遞。另外，系統(tǒng)還集成了CatiaCAE分析工具，可以對設計結果進行分析驗證。如圖2所示，以前副車架為例，展示了組件模塊和動態(tài)頁面。
圖 2
前副車架作為主要的底盤結構件，主要由半幅本體、左右縱梁，前橫梁和中塔等部件組成，如果使用傳統(tǒng)的Catia建模軟件建模，則需要從硬點開始通過草圖和構面的方式逐步形成理想方案，然后交給CAE分析工程師進行有限元建模和分析，不斷進行優(yōu)化迭代，耗時較長。圖3和圖4分別展示了本系統(tǒng)中前副車架的設計流程和工程師具體的應用場景，從確定邊界到有限元性能分析驗證，系統(tǒng)基本實現(xiàn)基于知識復用的CAD\CAE集成設計，極大的提高了效率。
圖3
圖4
3、小結
汽車產(chǎn)業(yè)是整個制造業(yè)的縮影，就制造產(chǎn)業(yè)來看，KBE知識工程已經(jīng)成為未來整個數(shù)字化、智能化制造的發(fā)展方向，將以往成功的產(chǎn)品進行分類，建立實例庫，以備設計時借鑒和重用，可以極大的提高產(chǎn)品開發(fā)效率，其廣闊的應用前景會給未來的工業(yè)生產(chǎn)帶來更多的方便快捷。
廣告 編輯推薦
最新資訊
-
標準立項|《汽車異種材料鉚接接頭拉伸性能
2026-03-04 11:40
-
“汽車大角度座椅 第1部分：通用要求”將有
2026-03-04 11:39
-
“汽車大角度座椅 第2部分：可靠性要求”將
2026-03-04 11:39
-
電池耐久評價開始從“電池單體性能指標”轉
2026-03-04 11:38
-
把脈消費趨勢，賦能產(chǎn)業(yè)升級：商務部副部長
2026-03-04 11:02
