0引言

　　改革开放以来，我国制造业引进了大量先进工业软件和设备，在门类、数量和投资额方面已居于世界前列。但是我们用这些世界一流的软件和设备，却创造不出世界一流的产品，就像用Word代替了纸和笔，并不能保证有好的思想，能写出好文章。要创造一流产品，还需要各专业领域的工业技术、知识和方法做支撑，这才是核心竞争力。将这些技术、知识和方法模块化，变成一个个工业APP。

　　根据GE公司的预测，到2020年全球工业APP市场规模将超过2250亿美元，相当于再造一个数控机床市场。而中国工业APP市场几乎是空白。相比于手机上大约500万个APP，国内的工业APP不足1000个。市场已经认识到了工业技术软件化的重要性，目前的当务之急是通过平台建设降低开发工业APP的门槛。

　　1工业技术软件化

　　工业技术软件化，是以软件形式封装、承载、应用、迭代更新工业技术和知识，使工业技术中的经验与知识显性化、模型化、数字化、系统化和智能化的过程，是一种在工业各领域促进机器自动使用知识、人类高效使用知识的技术和方法。

　　推进工业技术软件化是软件定义制造的重要内容，是实现制造业由大变强的重要路径，是促进信息技术与制造业融合创新的有力抓手，是推动工业转型升级的重要举措，有助于提升软件市场空间和应用价值。

　　2工业APP开发平台

　　工业APP是把工业知识进一步转化为机器可以执行的知识。工业APP要解决问题，最好不用编程，工程师在工作中随手就可以封装一个APP，把工程知识和方法封装成APP，这是最重要的知识封装的技术。

　　北京索为系统技术股份有限公司在工业技术软件化领域深耕11年，形成了SYSWARE.IDE集成设计平台，并沉淀了大量商业软件、自研程序/方法/算法的集成接口，形成平台组件。工程师可以使用组件，以图形化、非编程的手段，轻松地把工程设计、仿真、工艺等方面的知识和技术转化为可重用的工业APP。

　　图1 SYSWARE.IDE平台提供各种接口

　　图2工业APP改善工程师工作体验

　　3锥齿轮设计APP开发

　　锥齿轮广泛应用于现代机械产品中，如航空航天和工程机械传动系统，具有传动平稳，承载能力强等优点，有着非常可观的前景。

　　齿轮设计工作一般包括设计计算、强度校核、三维造型等关键流程。

　　齿轮设计工业APP，是工程师通过SYSWARE.IDE平台，集成封装齿轮设计常用流程和算法，形成齿轮设计APP。

　　3.1设计计算APP

　　齿轮设计计算通常包括几何计算、接触强度校核计算、弯曲强度校核计算，其中包含了大量的公式计算。传统的方式是通过查表确定齿轮材料、热处理方式等参数，再进行计算，每次新的计算都需要重复以上步骤。将设计计算过程封装成APP，可以减少设计者的工作量。

　　SYSAWRE.IDE平台提供非编程、可视化的交互界面定义工具，可快速定义工业APP的界面交互逻辑，用户拖拽控件到GUI界面上，并与SYSAWRE.IDE平台参数表绑定，就可以形成满足用户需求的工业APP的各种界面。

　　图3 GUI界面定制示意图

　　将几何计算、接触强度校核计算、弯曲强度校核计算的公式和方法，采用平台的公式编辑组件，或自己编写计算程序，封装到SYSAWRE.IDE平台。将功率、大小齿轮转速、传动比、轴交角等输入参数关联到GUI界面。根据《机械手册》，大小齿轮材料及热处理方式、可靠性要求、齿轮支撑形式等有多种选择，以下拉的方式将界面与不同选择方式关联。

　　图4齿轮设计计算GUI界面

　　图5齿轮强度校核GUI界面

　　这就形成了齿轮设计APP，需要进行设计计算时，只要根据设计要求将输入参数填写到界面中，就可以进行新一轮设计计算。

　　3.2齿轮参数化建模APP

　　齿轮模型的参数多，参数之间关系复杂，在齿轮的三维建模过程中，经常遇到齿轮类型相同，只是几何参数不同的情况，每次都要重复建模，造成人力资源的浪费。鉴于此，工程师可以自己封装齿轮模型APP，形成参数化的建模APP，以适应快速建模工作。

　　建立自己的齿轮参数化建模APP，工程师可以使用SYSWARE.IDE平台。在CATIA软件中创建锥齿轮的三维模型，并建立模型内组件间的参数关系。使用SYSWARE.IDE平台集成的第三方工具组件CATIA，将CATIA内部参数与平台关联，并绑定到GUI界面上。GUI通过用户与界面的交互，将参数通过组件传递到CATIA中，驱动参数化模型进行模型加载、重构和装配。因此，如果需要绘制不同参数的锥齿轮，只需要修改APP中GUI界面上的输入参数，就可以进行相应的参数驱动，生成新的锥齿轮三维模型，而不需要用户重新在CAD软件中对模型进行建模。设计者在构建模型时，可以集中于概念设计和整体设计，充分发挥创造性，提高设计效率。

　　图6 CATIA组件界面

　　在平台上，将设计计算APP和参数化建模APP连接，并建立数据传递关系，就可以建立齿轮设计的APP，在GUI界面输入参数后，自动进行设计计算，得到齿轮其他参数后，通过数据流将参数传递给参数化建模APP，生成齿轮三维模型。

　　图7复杂APP开发

　　4案例

　　本文以锥齿轮传动设计为例，说明并验证基于知识自动化的工业APP在传动设计中的应用。

　　某锥齿轮设计的输入参数为：功率P=360kw，转速n=270rpm，传动比i=4.6，轴交角=81.85°，可以由用户在界面上手动输入，小齿轮和大齿轮的材料、热处理方式、硬度、热处理等级等参数，都以下拉框的方式供用户选择。确定好输入参数后，点击确定，齿轮设计APP根据内部封装的算法、参数化模型等可以依次进行几何计算、接触强度校核计算、弯曲强度校核计算，生成设计计算结果。

　　图8 计算结果界面

　　APP自动运行下一个流程节点，进行参数化建模，得到小齿轮和大齿轮的三维模型。

　　图9 锥齿轮三维模型图

　　5结束语

　　本文通过自主研发的软件平台，结合齿轮设计过程，介绍了齿轮APP的开发过程。通过齿轮APP的应用案例说明，使用工业APP可以使开发人员和用户摆脱对通用工业软件工具繁复的管控细节，有利于提高工作效率，节约重复劳动时间。

　　为改善制造业从业者工作体验和工作效率，开拓新的价值空间，在设计、仿真、优化、制造、测试、试验、维护、退出的各个环节，都应该有众多的工业APP发挥作用。