给大家推荐一个面向对象、基于知识工程的概念设计平台AML.

AML(Adaptive Modeling Language)背景
  
现代的工程设计项目往往的涉及不同学科的各有专长的很多科学家和工程师。不同学科的工程师们处于不同的设计阶段，使用各种不同的设计和分析工具。传统的设计方法以一个合理的假设为起点，开始一个学科的设计，然后人工的结果传给下一个学科分析，一旦上个学科的结果改变就影响到下个学科分析的初始输入条件，整个设计过程在不停的人工交互和循环迭代后，达到某一精度而结束。这种传统的设计方式需要大量设计开发时间和人工的交互，并且由于各学科工程师的不同背景而容易发生各种数据传递及管理的失误。在这种背景下，美国TechnoSoft公司开发了AML，一个将设计过程集成化和自动化的革命性平台，一个基于知识工程、面向对象、多学科全自动的框架平台。AML能够模拟产品的整个开发周期，从概念设计，三维建模，各种仿真分析和优化到成本建模估算，制造流程计划等，并且可以实现多学科，多用户跨网络分布式实时交互协同设计。这个集成的设计平台环境使得各个学科的工程师只需要专注于自己的分析工作和分析工具。在美国政府JSF（Joint Strike Fighter）项目竞争中，Lockheed Martin公司利用AML进行生产、成本控制，节约了设计生产时间，降低了设计生产费用，并一举击败了Boeing公司，取得了这一价值3200亿美元的合同订单，在未来数年内将负责生产约3000架飞机，用于更新美国及北约的主力战机。
  
简而言之，AML是：
[$#61656]  强大的软件集成平台
[$#61656]  设计自动化平台
[$#61656]  基于多学科优化的系统性能评估平台
[$#61656]  e-Design平台
[$#61656]  信息化处理平台
[$#61656]  产品生命全周期技术管理平台
[$#61656]  加工工艺管理与优化平台
   
  
TechnoSoft公司简介
  
TechnoSoft公司位于美国俄亥俄州西南部城市辛辛那提，是国防领域基于知识工程、面向对象建模软件全球领先的供应商。其产品AML在欧美航空航天，汽车，国防领域得到了广泛的应用。 AML的用户包括Lockheed Martin，Boeing，MacNeal-Schwendler，Douglas，Ford，Volvo等众多公司以及Air Force Research Laboratory，Wright State University，Purdue University等重要航空航天设计部门。
  
AML可以帮助企业实现：
  
[$#61656]  有效利用原有的软硬件资源，实现无缝集成
[$#61656]  高效的进行交互协同设计，降低出错的机会
[$#61656]  识别和获取最关键的设计参数
[$#61656]  大幅度缩短产品开发和制造周期
[$#61656]  大量降低产品设计和制造成本
[$#61656]  提高产品设计和制造性能
[$#61656]  改进产品质量可靠性
  
AML的用户评价
  
AML的面向对象的编程语言，统一的计算零件模型，对几何实体和特征完全内在的理解以及对网络分布式多用户同步操作的支持等这些主要特性，是导致AML被超高速飞行器设计项目采用的基本原因。
The primary features of AML that led to its selection for this project (Hypersonic vehicle design and synthesis) are: its use of object-oriented programming and the Unified Part Model paradigm; its native understanding of geometric objects and features; and its support for multiple, simultaneous, network-distributed users.
------ Hanee Kabis, Aerospace Engineer, Senior Member of AIAA, Engineering Methods Group, Lockheed Martin Missiles and Fire Control
  
AML的主要优势在于它在集成各种不同类型的CAD、CAE，以及其它程序和用户界面，诸如IVS开发的各种代码方面做得极其出色。
The main advantage of AML is that it is a tool that is extremely good in gluing together different types of analyze programs, CAD software, user interfaces and other types of programs, for example codes developed by the different researches in the IVS program.
----- Lars-Erik Larsson, (lars-erik.larsson@volvo.com) Volvo Technological DevelOPMent
  
这一产品(AML)的使用缩短了从设计到制造的周期，同时减少了设计费用和生产时间。用现有的方法（AML），用于生产、分析和检查的复杂的零件和详细的制造计划可以在很短的时间内同时生成。通过生成智能的，极小误差的设计，AML提高了质量和效率。
Use of this product (AML) shortens the design-to-manufacturing cycle, cutting both cost and production time. Complex parts and detailed process plans for manufacturing, analysis, and inspection are concurrently designed and developed in a fraction of the time required by current methods. By producing intelligent, error-free designs, AML improves quality and efficiency.
------John D. Binder, (jbinderaer@aol.com), Air Force Research Laboratory
  
AML的部分用户列表
  
[$#61656]  LM 洛克希德马丁公司  [$#61656]  Boeing 波音公司
[$#61656]  McDonnell-Douglas 麦道公司  [$#61656]  MacNeal-Schwendler (MSC)  
[$#61656]  Siemens 西门子公司  [$#61656]  Zurn Balke-Durr
[$#61656]  Ford Motor福特汽车公司  [$#61656]  Volvo 沃尔沃
[$#61656]  SAAB Automobile AB  [$#61656]  US Air Force 美国空军实验室
[$#61656]  US Army 美国陆军  [$#61656]  NASA 美国航空航天局
[$#61656]  A S C 航天系统中心  [$#61656]  Berkeley 加州大学伯克利分校
[$#61656] &nbspurdue University 普渡大学  [$#61656]  University of Kansas 堪萨斯大学
[$#61656]  Case Western Reserve University   [$#61656]  University of Cincinnati 辛辛纳提大学
[$#61656]  Wright State University 莱特州立大学  [$#61656]  Georgia Institute of Technology 佐治亚理工大学
  
   
  
AML的成功应用
  
AML在洛克希德-马丁公司的JSF项目中发挥了重大作用：节省设计时间95％，节省设计开支200亿美元，在LM公司指定的6个工程软件中超过CATIA，NASTRAN等排在首位
  
洛克希德-马丁公司基于AML开发的交互式导弹设计系统（IMD/WDE）集成了几何引擎、推进、气动、3DOF、6DOF仿真、结构动力学、武器效能、气动热分析及费用模型。 使得设计速度为原来的4倍，并且节约大量的开支，仅在导弹概念设计阶段，IMD系统就为LM公司节约了超过$3M美元。IMD系统在包括JASSM（联合低空发射导弹）等众多LM项目中得到运用
  
波音公司与TechnoSoft公司用AML合作开发了一个复合材料设计与制造过程编制系统，用于自动化层状复合材料的设计和制造，并获得可观的节省。
  
AML的成功应用
  
TechnoSoft公司为它航空，汽车界的合作伙伴用AML开发了(Scenario-based Vehicle Design, Analysis, Assessment)运载器概念设计，分析和成本评估系统。这一参数化自动化集成环境涉及：结构尺寸设计，几何表面建模分析，流固耦合(包括航空颤振分析)，以及产品过程管理，成本评估等其他功能。这一系统的初步运用即使得生产力增加１０倍并减少了设计时间。
  
AML被用来进行工业设备的配置及设计。
  
洛克希德-马丁公司基于AML开发了交互式惯导设计系统（IGD），优化集成了诸如Pro/E, Patran, Nastran, Matlab/Simulink, Code-V, FEM/SINDA, DADS，NVTherm等众多专业软件，可以高效的进行机械，光学设计，结构分析，颤动分析，热分析，光电传感器建模等各种设计。
  
AML的成功应用
  
沃尔沃汽车公司用AML进行新一代高效燃烧室设计
  
福特汽车公司用AML设计开发了一个“汽车厢内气候舒适工程”系统，进行车厢内部温度，湿度控制系统以及除霜除冰系统的设计分析，用来提高用户的满意度，增强汽车厢内温度湿度控制功能，并降低了汽车的开发成本。
  
洛克希德-马丁公司用AML进行基于Web的SHVD（超音速/超高音速飞行器）概念设计系统的开发，该系统集成了空气动力学，空气热力学，热保护系统，推进，弹道模拟，结构自重优化，飞行器外包装设计，动态成本预估等，被用于穿越大气层飞行器的概念设计。
  
AML的成功应用
  
加州大学伯克利分校教授用AML开发了运行于Internet 2之上的“SPEED+”系统，用于电子元器件的外包装设计，并作为e-Engineering的例子引入到了课堂。
  
AFRL, NASA, Technosoft等用AML进行可重用空间军事飞行器的概念设计
  
Volvo，SAAB等汽车公司联合一些高校组建了一个将近40人的教授和博士团队用AML进行VIVS-Lab（Virtual Integral Vehicle Structures Lab）的开发，主要进行车辆结构，材料，制造和维护，声学，车形和阻尼的概念设计
  
AML的成功应用
  
美国空军实验室（AFRL/MLMR）联合AES工程软件公司用AML进行MPDX（Multi-Process Design executive）系统的开发，用于进行多步骤材料处理设计，并成功的在一钛合金引擎轮盘的设计过程起了重要作用。  
  
TechnoSoft与油气公司合作用AML开发了一套用于海上石油平台的结构设计/管道/仪器设备布置的系统，使得整个设计过程得以自动化。利用这一系统进行的设计，不但大量节省了设计时间，而且在空间利用和管道分布上得到最优化。
  
AML被用来进行散热系统的设计模拟
  
   
  
AML独特架构和集成功能
  
[$#61558]  单一的底层面向对象架构
[$#61558]  模块化的虚拟层架构
[$#61558]  贯穿不同模块的公用语法
[$#61558]  动态和运行时部件对象／特性模型构造器／编辑器
[$#61558]  支持并行多用户的分布式模型
[$#61558]  触发器和过程事件管理器
[$#61558]  模型和几何拓扑查询支持
[$#61558]  安全和访问控制管理
[$#61558]  多目标权衡，优化，敏感度分析
[$#61558]  用于大模型和过程的可升级架构
[$#61558]  基于行为的成本动态建模
[$#61558]  完全内在的UNIX和Windows支持
[$#61558]  可无缝集成外部应用的开放架构
[$#61558]  集成用户接口构造器有完全内在的多操作系统支持
[$#61558]  实时依赖性跟踪和需求驱动计算
[$#61558]  I/O 支持IGES, STEP和DXF
[$#61558]  支持各种几何建模器，有完全的模型兼容性
[$#61558]  集成的基于XML发行器，阅读器，项目管理器
[$#61558]  Web上的协作工程
[$#61558]  参数化，基于特性(Feature-based)的设计环境
[$#61558]  特征标记及传播
[$#61558]  基于几何的分析建模
[$#61558]  几何推理过程自动化
[$#61558]  参数化网格划分
[$#61558]  制造过程计划编制
[$#61558]  冲模设计和加工
  
   
  
AML的特性
  
面向对象(Object-oriented)、基于知识工程(KBE)的框架平台
  
AML在系统建模中采用了软件开发中的面向对象技术，将所要模拟的问题封装成类对象，具有可继承，重用，多态和“虚函数”等特性。因此，用AML开发的工程设计框架结构紧凑、一致，对系统的要求很低。用AML开发的工程设计框架是一个基于知识工程（KBE）的框架，能从所模拟的范围中捕获知识，用此知识生成参数模型，在一个统一的面向对象零件模型中进行处理。AML具有一个统一的参数化计算模型，用来：
  
[$#61656]  连接概念，初始和详细模型
[$#61656]  管理分散的用户和应用对象的数据
[$#61656]  动态管理向前和向后的依赖性（跨用户和应用对象）
[$#61656]  支持需求驱动计算
  
面向对象的建模具有下列优点：
1.  模块化
[$#61656]  对象可以在别的应用中重复应用
[$#61656]  使复制代码的需要降到最低
  
2.  高效性
[$#61656]  高效建模：子模型可以在父模型建立的同时或以后加入
[$#61656]  高效计算：具有依赖性自动跟踪，在对象属性变更的时候通知与此相关的对象，实行需求驱动计算
  
3.  模型结构直接反映现实世界：模型更容易概念化，维护和更新
AML具有一个类文件夹的对象管理器（模型树），用来管理各个对象。通过对象管理器，能够很清晰的将模型各个对象的层次展示出来，实现对模型对象，属性和方法的有效科学管理。AML对象的“类文件夹”特性包含以下几层意思：具有相似的树状层次结构；对象包含属性和方法; 对象具有可重用性，可以从一个模型复制到另外一个模型。
  
模型的动态特性
  
[$#61656]  动态依赖性自动跟踪（Dependency Tracking）：在AML开发的工程设计框架中，工程师可以动态添加和修改模型、对象、特性，与依赖性顺序无关；框架各级的前向和后向属性依赖性跟踪可以自动实现；框架能够动态管理跨并行/非并行用户分布站点的模型、对象、特性；当模型、对象、特性改变时，框架会通知依赖它的模型、对象、特性并自动更新。
  
[$#61656]  需求驱动计算（Demand-driven Calculation）：AML进行需求驱动计算，也就是只在接到命令的时候才重新计算。当计算开始的时候，AML不仅仅计算直接被查询的对象属性，而且自动重新计算与此属性有依赖性的所有对象属性。
  
[$#61656]  基于行为的动态成本评估（Activity Based Cost Modeling）：AML的成本评估模型能够捕捉每一个设计动作，并能够通过一定的关联，反应到成本预算上来。这一动态特性可以使得设计更快速，更经济。
  
模块化的虚拟层架构(Virtual Layer Architecture)
  
[$#61656]  虚拟层架构：工程师们在工程设计的不同学科和不同阶段已经在使用着现有的许多设计工具，通过AML的虚拟层架构可以无缝地集成和模块化各种不同的分析软件，并很容易的实现更换或扩展，而无需改变原有代码。AML支持DXF/IGES/STEP，JAVA/CORBA等各种工业标准，从而可以完全移植第三方应用，与程序开发语言和操作系统无关。
  
[$#61656]  模块功能化：AML将零件模型分成若干子模型，每一个子模型独自捕获处理各自的工程学科。AML的框架架构具有功能化的特点，通常具有设计模块，分析模块，优化模块，模型文档和报告模块等。
  
   
图 4 AML的虚拟层软件架构
  
[$#61656]  AML的产品和过程控制及数据管理模式
  
先进的e-Design（网络分布式并行协同设计）
  
[$#61656]  并行协同设计：AML 给系统众多设计者营造良好的并行协同工作环境，透视各设计过程与实时传输部件的设计状态。按多学科的要求同时对系统进行操作。
  
   
图 6 IMD系统各模块架构示意图
  
[$#61656]  网络化设计环境（WDE）：参与工程设计的不同学科的工程师往往分散于网络的不同位置，用AML开发的工程设计框架可以在Web上运行，并且可以跨平台，从而把分散在各地的资源有效的结合起来，实现真正的e-Design。处于不同位置的各个工程师可以专注于自己的领域同时对模型进行操作，并实现实时的交互和协同设计。AML/WDE具有很好的安全性, 可控性，并支持多用户访问。WDE强调多并行用户、数据安全性、用户验证、请求验证、读/写/执行允许、冲突分解、以及分布式计算方法学。作为在这个方面做得最好的软件，AML/WDE已经被著名的加州大学伯克利分校教授作为实例引入了关于“Global Collaborative Engineering”的课堂。
  
这个基于Web的设计环境（WDE）使得地理位置上分散的各有专长的设计者和用户能够实时交互，合作进行新系统的设计或对现有系统的进行改进。这种实时的交互合作在减少设计时间和费用的同时，提高了设计的质量。
The Web-Based Design Environment (WDE) tool will enable near real-time interaction between multiple designers and users in geographically separated locations to collaborate on the design or modification of an existing or new system. The impact of near real-time collaboration is improved design quality (e.g., enabling precisely toleranced 'collaborated' multi-component systems) while reducing cost and design time.
                                       ------US Air Force Research Laboratory
  
   
  
   
  
友好的环境和强大的功能
自动化功能（Automation）
[$#61656]  设计方法/过程的自动化：你可以将常用的设计方法抽象为对象，使用AML中的对象定义为具有参数化的设计过程。
[$#61656]  文件/数据处理自动化：AML具有一个统一公用的参数化计算模型，通过模块化虚拟层架构与各个不同学科不同阶段的外部应用连接，使得传统设计方法中工程师之间的人工交互减少为零，不仅大幅度缩短了工程设计周期，而且减少了不同部门之间数据传递可能的人为的失误，同时使得各个工程师可以专注于自己的领域，提高了设计效率，并最终实现整个设计开发过程的标准化和自动化。
  
集成化功能（Integration）
   
图 7 TIE(工具集成环境)结构示意图
  
在产品的设计开发过程中，不但涉及到CAD，结构分析，空气动力学分析，传热，流体分析，电磁场分析，弹道模拟，优化分析，成本建模等不同学科领域的多种应用软件，而且各种不同应用具有如下图所示的各种不同形式（可执行程序，Excel Spreadsheets，DLL等等）。TechnoSoft公司为用户提供基于AML的界面友好的工具集成环境TIE (Tools Integration Environment)，用来进行系统集成。TIE模型与AML模型完全兼容。TIE不仅内嵌了包括Pro/Engineer, Missile DATCOM等常用工程软件，并且为集成各种可能的外部应用（Excel， DLL，Exe等）提供了很方便使用的接口。TIE的优化工具集支持基于梯度的优化算法，遗传算法，试验设计方法等。TIE同时具有文件派识（Visual Parse），网络实时交互，过程监控（Process View）等功能。
   
图 8 TIE需要集成的各种外部应用形式
  
多学科优化功能（Optimization）
[$#61656]  自动求导：优化一般需要涉及梯度计算，AML提供自动求导功能。基于属性依赖性自动跟踪（Dependency Tracking）功能，AML的自动求导非常的快速和准确。
[$#61656]  多学科优化和多目标权衡：AML不但提供一个包含多种优化算法的优化工具集，而且能够无缝的集成各种优化工具，并且自动化各优化工具之间的数据交互，进行多学科优化。进行多学科优化的时候，往往存在相互冲突的设计目标和约束条件，结合TechnoSoft提供的工程准则管理系统Engineering Criteria Management System (ECMS), AML能够捕获最重要的设计参数，在多目标之间进行权衡，并在整个设计空间搜索最优化设计。
AML支持“What-if”研究和设计优化方法，支持包括：
[$#61656]  DOE实验设计法
[$#61656]  DOT（Vanderplaats R&D Inc.）
[$#61656]  Enumeration(Nested Iteration)
[$#61656]  Multi-Objective Genetic Algorithm
[$#61656]  Nelder-Mead Simplex Method
[$#61656] &nbspowell Method
[$#61656]  User-defined Methods (DLL, integrated I/O exe programs)

看来JSF是当今工业的精华所在。
看看各大软件的成功案例里，几乎都有它。