协同设计中基于约束的冲突检测

如何实时检测设计冲突从而维护设计一致性是协同设计的关键问题。提出了基于约束的自动冲突检测方法；介绍了设计约束在产品信息模型中面向对象的表征；讨论了工程设计中的约束满足问题及其区间求解算法，并在此基础上发展了一个基于网络的冲突检测器。冲突检测器能够在协同设计过程中实时检测设计冲突，避免不必要的设计反馈和重复磋商，从而提高了设计效率。并以减速器协同设计的冲突检测实例显示了冲突检测器的有效性。     

纵向协同设计中约束网络建模和冲突检测技术研究

为了提高产品协同设计的效率,需要及时检测出设计过程中的冲突,研究了纵向协同和横向协同的联系与区别,将协同设计过程在纵向上划分为初步设计、总体设计、详细设计等阶段,建立了纵向协同设计中的约束网络模型并对此模型进行分析,在此基础上研究了纵向协同设计中知识冲突的检测技术,分析了常用的冲突检测技术及其应用场合,给出了一种基于纵向协同设计约束网络模型的冲突检测技术,最后,通过船舶协同设计中知识冲突检测的应用验证了其有效性。     

基于系统论的并行协同设计方法研究

针对复杂产品开发的特点,提出了并行协同设计方法。首先,基于系统论给出了并行协同设计的总体框架,提出产品的设计包括时间维的并行设计和空间维的协同设计;然后,研究了基于约束网络的并行协同模型的表示方法,提出了一致性检验算法以确定参数的区间,给出了多学科设计优化方法;最后,通过设计实例验证了本文方法的有效性。     

协同设计中的约束管理方法与系统研究

计算机支持下的协同设计将群体设计人员和计算机有机地集成起来，能够大大提高设计效率，改善设计质量。协同设计过程可以看作群体人员动态识别约束并求解约束的过程。本文研究了协同设计中的约束模型，根据分散递阶的思想提出用约束Ａｇｅｎｔ群来提供约束管理支持。     

基于约束的协同设计冲突检测技术研究

为了有效地辅助设计人员及时发现冲突并适时提供有效的冲突解决方案，分析了协同设计中约束的内涵及其动态性和层次性等特点，对约束满足问题进行了形式化表达。采用遗传算法作为协同设计过程中约束满足问题的求解方法，给出了该算法的具体实现过程。采用可扩展标记语言对网络环境下系统约束信息的数据进行了描述。在此基础上，提出了基于约束的冲突检测系统的体系结构，并对主要组成模块的功能进行了详细描述。开发了该冲突检测系统的原型系统并对其运行过程进行了描述。通过某车床纵向进给部件的圆柱齿轮减速机构的设计实例，说明了该系统的有效性。     

基于虚拟样机环境下的复杂产品协同设计

在对虚拟样机环境下复杂产品协同设计主要内容进行概述的基础上,针对多领域协同设计问题,采用广义约束网络方法建立参数协调模型,并抽象出各个领域之间的耦合关系模型,根据全局灵敏度方程GSE(Global Sensitivity Equations),对其进行分析提出相关策略,减少产品的设计迭代和返工次数.     

支持概念设计的分布式协同设计环境的研究

一个复杂产品的概念设计往往需要多学科领域专家之间的协同。基于黑板模型 ,本文提出了一个分布式模块化协同设计框架结构。首先分别介绍了支持该框架结构的几个关键技术 ,即产品信息共享模型、设计问题的分布式构模方法以及基于约束的冲突检测方法。然后利用这些框架支持技术以及网络使能技术开发了一个分布式模块化协同设计环境 DCMDE,能有效地支持不同地理位置、不同学科的设计人员进行机械产品的协同概念设计。一个齿轮箱协同方案设计实例显示了系统的有效性     

约束网络及约束传播技术在并行设计中的应用研究

探讨人工智能中的约束网络及约束传播技术的并行设计中的应用,先将设计变量构成约束网络,通过约束传播技术使得设计变量趋于精确,并将推理依据进行记录,在发生冲突时系统呆以根据所记录的约束来源协调设计过程,达到协同设计的目的。     

并行和协同设计中的变动约束管理方法研究

设计和制造企业多试图同时增加产品的复杂度、减少设计周期、降低产品成本和改善质量。减少成本而又不破坏产品质量的一个很好的使能工具是控制设计和制造过程的变动。本文从并行工程和协同设计的角度出发 ,阐述了产品开发过程中的变动及其管理 ;研究了面向装配、制造和产品性能的变动约束网络的构建 ;给出了面向并行工程和协同设计的变动约束管理的方法 ,以有效地支持参数与公差设计 ;并通过实例分析给予了验证     

基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术

数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数字孪生的研究进展,从全生命周期的视角探讨了产品、生产及其性能数字孪生模型的信息表达、集成与数据交互问题,给出了数字孪生的演变过程模型;在分析产品数字孪生多阶段建模过程的基础上,设计了一个产品数字孪生多学科协同设计建模参考架构,提出了机电一体化的多学科协同设计与虚拟工程方法和产品数字孪生多学科协同设计关键技术,通过优化仿真和虚拟调试构建了复杂机械产品的数字孪生模型,解决了产品全生命周期中机械、电气和自动化等多学科系统的信息物理融合问题。通过案例验证了所提数字孪生多学科建模理论及其优化方法的可行性。     

基于动约束求解的协同设计研究

协同设计是由多功能小组共同参与到产品开发过程中的设计方式 ,良好的任务关联和分解是协同设计的前提和保证 ,任务分解使多功能小组之间必然存在许多的相互制约、相互依赖的关系可以通过约束网络图清晰地表达 ,这样设计问题就成为一个约束求解问题 ,本文在分析了约束求解的研究现状和不足的基础上 ,提出了一种基于动约束的约束求解方法     

鲁棒的多学科设计协同决策方法

针对产品设计过程中的多学科冲突解耦问题,提出一种鲁棒的协同决策方法。该方法采用区间形式表示不确定性的设计参数并基于非合作博弈理论将多学科协同决策描述成基于区间的约束求解问题,对此,采用两步求解策略获得产品设计的鲁棒决策方案。首先用约束一致性算法过滤掉决策变量区间中肯定不包含有效解的冗余部分,得到设计参数的一致性区间矢量;然后在一致性区间内以设计性能指标为准则搜索鲁棒的参数决策值,并设计基于可行性审查的免疫混沌搜索算法。以一个单元盘弹性转子系统为例,进行摩擦学和动力学冲突解耦的设计决策,得到较好的设计结果,验证方法的合理性与可靠性。     

基于约束网络的机械产品设计方法原理

将产品设计看作为约束满足问题,提出基于约束网络的产品设计方法。通过对设计过程中涉及的变量和约束进行研究,并结合设计环境和设计本体系统理论,抽象出设计约束系统表达设计实质。对产品设计过程中的约束进行分类,通过用图论表示并进行网络构造,在统一约束机制下通过网络运算获得设计链。提取设计链信息得到概念设计方案,为实现机械产品设计自动化提供新途径。     

AUTOMATIC APPROACH TO PRODUCT CONCEPTUAL DESIGN BASED ON CONSTRAINT NETWORK

Product design is considered as the constraint satisfaction problem (CSP), and a new design approach basedon constraint network is proposed and applied to make design automatic partially. By means of constraint extraction, constraint network construction and operation, constraint chains are acquired, and then the conceptual design scheme can be got by decoding the information stored in the design constraint chains, which provides a novelty method for mechanical product design automation. Shearing mechanism of shearing machine has been designed by this way.     

机械设计的分布式构模方法

提出了一个设计问题的分布式构模方法 ,该方法将一个设计问题分解成一系列学科子问题 ,不同领域的专家分别构建各自领域的设计问题模型 ,这些分布式模型通过网络连接可以形成一个集成的协同设计系统。介绍了设计模型的定义、设计模型之间产品信息的交互以及设计模型在网上的实现。最后给出了一个齿轮箱设计问题分布式构模实例 ,显示了分布式构模方法不仅可以实现各领域专家的知识和经验的共享 ,同时可以使一个复杂的设计问题通过分布式模块协同完成。     

基于多视图模型的产品多学科协同设计研究

提出一种基于多视图模型的有效支持分布式多学科协同设计的框架结构。引入共享组件及学科Agent的概念，学科Agent通过对组件的继承与组合来构建产品的多视图模型。介绍了在不同学科模型的组件间通过功能、行为和结构等建立多层次的动态约束关系的方法，由此实现产品的多学科模型间的关联及一致性的维护。分析讨论了多个学科Agent间协商的知识级语义模型和交流机制，使设计者之间实现语义信息的交流和协商。     

Research on method of constraint conversion in feature-based data exchange between heterogeneous CAD systems

Data exchange between heterogeneous CAD systems is the key problem in the field of CAD, and the popular solution to this problem is a feature-based method. Aiming at keeping the consistency of design intent in data exchange between heterogeneous CAD systems, this research focuses on the method of constraint conversion. First, two kinds of basic feature transformation ways are summarized, and this is the foundation of constraint conversion. Second, a novel identification of geometric elements based on the improved geometric certificate is proposed, and the identifier of geometric element is used to recognize the acting object of constraint. Third, the principles of constraint conversion are put forward, and the method of constraint conversion for a single feature is proposed according to the principles. Fourth, an algorithm of constraint conversion for the whole process of CAD data exchange is designed. Finally, the contrast experiment of CAD data exchange is completed, and the result of the experiment shows that the approach mentioned above is effective. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Dae-Eun Kim Sun Wei is a professor and the deputy dean of school of mechanical engineering at Dalian University of Technology. His research interests include knowledge-based product digital design, computer supported collaborative design, analysis and optimization of product. He received a BS, a MS and a Ph.D in mechanical manufacturing and automation from Dalian University of Technology, P. R. China. Ma Tie-Qiang is a Ph.D. candidate in school of mechanical engineering at the Dalian University of Technology. He received a BS and a MS from Dalian JiaoTong University P. R. China. His research interests include computer graphics & computer aided design, product data management, computer supported collaborative design. Huang Yu-Jun is a graduate in School of mechanical engineering at the Dalian University of Technology. He received a BS from Wuhan University of Science and Technology P.R. China. His research interests include product data exchange and computer graphics     

面向CAD系统的设计知识表达与求解

通过分析现有参数化 CAD系统在知识表达方面不足的 ,提出了几类新的知识表示方法 ,并用一种基于约束网络的技术 ,实现了知识约束的智能化求解。集成了该功能的 CAD系统能有效地支持基于知识的产品参数化建模     

Developing an Integrated Intelligent Framework to Support an Engineering Change Process for an Axial Piston Pump

Since the concepts of concurrent engineering were introduced in mid 1980s, the product design process has become complicated. This is because many factors related to the life cycle of the product may need to be considered during the design stage. Therefore, shortening product development time becomes important for the survival of an enterprise. In this paper, an integrated intelligent environment to support concurrent engineering is proposed. Two major modules are provided by this system to assist change management. One is a constraint network module that analyses the related constraints about a design change to find the design variables influenced. Another is a product assembly module that extracts the design data from a CAD database to analyse the spatial relationships relating to an assembly. The data in the above two modules are integrated in a data integrated module, in which an entity relational data model was developed to describe the integrated data. Finally, a web-based query system was developed to provide a multiplatform environment for the user to refer to the data in the constraint network module and the product assembly module during a design change process. The proposed environment is implemented in the design change process for an axial piston pump.