復合材料在飛機結構上的用量和由此帶來的減重效果已經成為衡量飛機先進性的重要標志。國外先進復合材料在大型飛機和軍用飛機結構上的用量均很大，如波音787 復合材料用量為50%，A350 達52%，B2 達40% 以上，F-22 達24%。但是，簡單沿用金屬結構設計/ 制造觀念和方法并不能充分發揮復合材料的效益潛力，必須以與復合材料特殊性相適應的獨特觀念/ 方法為基礎，精心設計。為使缺乏經驗的設計人員能更快、更系統地了解和掌握復合材料結構設計和制造，同時為經驗豐富的設計人員提供方便快捷的設計工具，建立基于結構單元庫、以典型結構評估為核心的復合材料結構設計決策支持系統是很有必要的。
    決策支持系統（Decision SupportSystem，DSS） 是以管理學、運籌學、控制論和行為科學為基礎, 以計算機技術、仿真技術和信息技術為手段, 綜合利用現有的數據、信息和模型輔助決策解決半結構化或非結構化的決策問題的，具有一定人工智能的人機交互系統。其主要目的是為決策者提供有價值的信息, 使計算機加工信息的能力與決策者的思維、判斷能力結合起來, 從而提高了解決復雜問題決策的科學性。
    針對目前國內航空產品設計制造領域的實際情況，設計一個能夠對復合材料結構設計和制造提供幫助的決策支持系統需要建立有效的知識庫。通過對復合材料構件設計相關知識的分析和總結，結合其他系統的構建經驗，建立了復合材料結構單元庫，并在此基礎上設計開發了一個復合材料結構設計決策支持系統。該系統以結構單元性能評估系統為核心，為復合材料結構設計人員提供了一系列靈活的工具，從而在早期設計過程中及時發現問題，優化設計。
系統方案
    國內各研究機構關于復合材料結構設計方法的研究各有側重，從純理論到能夠有效應用的轉化程度也各不相同，為了能從不同角度獲取知識支持，設計時充分考慮了用于與其他系統集成的接口模塊設計。
    該系統的目標用戶是在一線進行復合材料結構設計的設計人員。經過調研，該決策支持系統設計定位在Windows 操作系統下的標準桌面應用程序，充分發揮Visual C++ 在Windows 系統上開發桌面應用的強大功能和便利，利用各種豐富的控件和成熟的設計模式，使得該系統擁有很好的用戶界面，與各種常見的Windows程序保持了一致的操作習慣。
    該系統在核心的力學性能評估模塊的基礎上，相繼增加了來自不同學校和研究機構的鋪層纖維取向分析及鋪覆性評估、制造缺陷成因分析、固化變形評估、整體化結構工藝適用性評估、制造成本估算等模塊和層合板設計、溫度場顯示等若干實用工具，在很大程度提高了決策支持系統的功能，豐富了相關人員的設計方法和手段。
技術手段
    該系統與眾多專用模塊和工具進行集成，這些模塊和工具分別與CATIA（設計工具）、ABAQUS（CAE工具）、GID（建模工具）等商業系統進行了交互，使用了包括VB、C/C++/VC、Delphi、Fortran、Python 在內的多種開發語言。為了確保多種技術手段的協調運轉，在系統設計和開發的過程中遵循成熟的軟件工程思想，采用了一些先進技術和軟件工具，確保軟件順利開發。
1　敏捷開發方法該系統的開發
    過程與各子模塊同步進行，其核心模塊復合材料典型結構評估系統的功能也在逐步擴充。在初系統設計時，無法像傳統的瀑布式開發那樣提前確定比較完整的功能需求，而且各模塊的具體功能范圍也常發生變動，因此，該系統采用敏捷開發方法作為過程指導思想。敏捷方法（Agile Method）是一系列以快捷、輕便的思維方式面對各種變化的新的軟件工程思想的統稱，包括極限編程、Scrum、水晶方法（CrystalMethodologies）等。其中，極限編程（eXtreme Programming，XP）是眾多敏捷方法中具代表性、為流行的一種。極限編程是一種輕量、高效、低風險、柔性、可預測、科學而充滿樂趣的軟件開發方式，很適合小型團隊在面臨很多不確定因素的情況下進行軟件開發，其中12 個佳實踐（best practices）是前人經驗的經典總結。該系統在開發過程中分別使用了現場客戶（On-site Customer）、編碼規范（Coding Standard）、共同擁有代碼（Collective Code Ownership）、重構(Refactoring)、隱喻（Metaphor）、小版本發布（Small Release）等幾個佳實踐，取得了不錯的效果。
2　版本管理
    版本管理是軟件配置管理的基礎，是任何一種包含迭代過程的軟件工程過程模型都十分重視的工作。Subversion 是一個自由/ 開源版本管理系統。程序文件存放在中心版本庫，Subversion 記錄每次文件和目錄的修改，使用戶可以取得各種以前的版本，檢查所作的更改。版本庫可以通過網絡訪問允許多個開發者協同工作。TortoiseSVN 是Subversion 版本管理系統的一個免費開源客戶端，其Windows 版本與資源管理器無縫集成，每個版本化的文件和目錄的狀態采用小的覆蓋圖標表示，直觀高效。該系統的開發過程在Subversion 的管理下有效地保證了多名開發人員的高效率協作。
面向對象技術
    針對大型復雜系統的認知過程與設計過程不一致而提出來的面向對象技術（Object-Oriented,OO）是把問題領域與設計實現領域有機結合，結合技術與管理的理念從認知論和方法論上進行系統分析、設計。面向對象技術強調從客觀固有的事物出發來構造系統，用人類習慣的思維方式來認識、理解和描述客觀事物，強調終建立的軟件系統能夠映射問題域，對象及對象之間的關系能夠如實反映問題域中事物及其關系。面向對象技術維護簡單、代碼復用程度高、具有較好的可擴充性。統一建模語言（Unified ModelingLanguage，UML）是一種用于對軟件密集型系統進行可視化、詳述、構造和文檔化的建模語言。UML 主要的特點是表達能力豐富，從OO 方法中吸取了大量概念。
    該系統根據面向對象思想對系統進行了有效地架構設計和模塊劃分，用UML 進行了直觀的描述，確保了開發過程的順暢，降低了系統進行變更時的復雜程度。
典型應用
    該決策支持系統采用迭代方式進行開發，在開發過程中不斷向用戶提交可應用版本。在這一過程中，用戶使用該系統完成了相當數量的結構設計和知識整理工作并及時反饋。
    開發人員在新的迭代周期里根據用戶使用中遇到的問題對系統進行調整。這種開發模式大大提高了該系統的實用性和易用性。
1　評估力學性能
    評估某類結構在載荷條件下的承載能力和參數對承載能力的影響并給出此范圍較佳的設計方案是該決策支持系統的核心功能，通過計算機模擬，盡可能在設計初期發現問題，減少返工時間，提高質量，降低成本。具體使用方法如下。
（1）進入“單元構建”模塊，輸入具體幾何參數，設計鋪層信息，形成幾何模型。
（2）然后在“結構評估”模塊輸入評估相關參數，設置評估條件，進行評估計算，形成終的評估意見。
2　評估纖維取向的制約影響作用
    對于絕大多數復雜的復合材料結構而言，其鋪層的纖維取向對結構的性能有著很大影響。該系統可以根據用戶自定義的參數來評估特殊結構的承載能力、安全裕度以及纖維取向在所評估結構中的分布情況。具體使用方法如下：
    在界面中輸入參數：材料、幾何參數、蒙皮鋪層設計、筋條鋪層設計、筋條數、凸緣偏向及大小、墻定位坐標、載荷邊界條件、共固化溫度和許用強度，形成幾何模型，進行評估。[-page-]
3　分析缺陷對結構性能影響作用
    以新型結構具有代表性質的結構為對象，通過大量試驗，得到缺陷尺寸、形狀、分布狀態對結構的拉脫承載能力和剪切承載能力的影響作用數據，該系統將相關數據按照不同分類形成圖表和曲線，使得各種規律可以得到直觀的表現。
結束語
    基于結構單元庫的以典型結構評估為核心的復合材料結構設計決策支持系統采用了一系列成熟的軟件開發技術和手段，克服了開發過程中需求頻繁變更帶來的困難，科學地將已有的復合材料相關知識和數據進行梳理、組合，并為新知識的積累提供了有效手段，實現了復合材料結構關鍵能力的分析模型和評估模型自動化，集成了與復合材料結構設計相關的多種軟件模塊和工具，能夠有效地為復合材料結構設計人員提供決策支持。