复杂产品多学科虚拟样机元建模框架

为实现复杂产品虚拟样机中各类多学科异构模型的有效重用和集成,以制造领域广泛存在的复杂产品为对象,讨论了复杂产品虚拟样机的多学科特点及其对传统建模仿真理论带来的挑战;结合元对象机制和面向组件的建模思想,提出了一种新的面向复杂产品多学科虚拟样机的元建模框架,并对框架中各抽象层次模型规范(元元模型、元模型和系统高层模型)进行了形式化定义和语义讨论.在起落架多学科虚拟样机应用实例中,基于元建模框架中的系统高层模型进行了产品的统一建模描述,实现了复杂产品中多学科异构模型的更高层次抽象和集成重用,验证了元建模框架的有效性.     

复杂产品的虚拟样机构建与实现

要实现复杂产品的虚拟样机设计,必须面向产品全生命周期,将各阶段的产品数据集成起来。复杂产品的虚拟样机集成技术主要包括产品数据标准化、二次开发技术、网络协同技术。虚拟样机技术的发展趋势是系统集成与一体化。     

复杂产品协同制造支撑环境技术的研究

简要描述了复杂产品协同制造支撑平台的系统组成、系统集成技术及其主要技术特点。重点介绍了目前自行开发成功并初步应用的多学科复杂产品虚拟样机工程支撑平台及其关键部件。该平台的新技术包括：①基于多约束条件下项目进度管理与优化为核心的项目管理技术，支持复杂产品虚拟样机工程全生命周期的管理与开发；②基于HLA／XML／Web中间件技术的多学科领域CAx／DFx工具集成方案；③符合OMG／MDA体系结构、面向组件技术、面向多学科领域的复杂产品虚拟样机高层建模语言；④基于组件技术、元模型技术、状态机理论的多学科虚拟样机协同建模与协同仿真；⑤基于HLA／VR／GIS的2D／3D可视化；⑥基于PDM技术、XML规范，面向服务的模型库管理系统；⑦基于仿真组件模型的虚拟样机仿真模型快速组装。     

面向分布式虚拟制造的宏PDM系统

分布式虚拟制造系统是由多个分布的拥有虚拟制造 (VM)单元技术的成员构建起来的 VM系统。为满足分布式 VM对信息环境的要求 ,本文提出一种基于CORBA和 Web机制的宏 PDM系统 (MPDMS) ,实现对企业内部和企业间各种资源、信息、过程等的管理。该系统具有分布、动态、开放等特性 ,支持异地、异构的数据集成与共享 ,支持网络协同设计。MPDMS为分布式虚拟制造提供了完善的信息支撑环境和集成手段     

面向网络化制造的产品协同开发过程管理技术研究

面向网络化制造的产品协同开发系统不仅应具有跨平台的信息集成功能 ,而且还应该支持产品开发过程的有效管理。协同产品开发过程管理是一种复杂的过程管理技术 ,它具有分布、动态、异构等特点 ,为了满足这种应用需要 ,本文提出了一种层次化的过程管理思想。重点讨论了项目管理系统中的任务模型与工作流管理系统中的ECA运行控制规则。最后给出了网络化制造环境下协同产品开发过程管理系统的一种Web实现技术     

Web的多学科协同设计与仿真平台及其关键技术

虚拟样机多学科协同设计与仿真平台是虚拟样机支撑环境的重要组成部分，在航空、航天、造船、汽车等复杂产品虚拟样机开发中有着广泛的应用。通过对虚拟样机开发环境中多领域建模与仿真技术的需求分析，研究了协同设计与仿真平台的系统构成、关键技术和实现方案，支持跨平台和网络环境下对各设计与仿真工具之间的数据共享和各类工具的应用集成，并开发了基于Web的原型系统。通过初步应用实践，表明该系统能有效地支持复杂产品虚拟样机的协同开发。     

仿真网格中协同建模网格服务研究及实现

为了将建模/仿真/项目管理技术协同,集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期,给出了仿真网格原型系统体系结构.介绍了六类典型协同建模网格服务及其应用门户的实现方案及应用方式,实现了协同建模环境中计算资源、模型资源、数据资源的共享,以及多媒体研讨厅环境和二维/三维可视化功能的网格化集成,以此支持基于广域网的复杂产品虚拟样机协同设计过程.该原型系统已在有关项目中得到应用验证.     

基于XML与STEP的网络化产品信息集成

充分利用Internet技术实现大量异构的产品信息集成,是网络化制造的重要的重要研究内容,在分析现有产品信息集成不足的基础上,本文阐述了XML语言的基本概念,讲座了传统数据交换标准STEP到XML的映射机制和XTEP与Internet集成的基本途径和方法,为新一代的网络化产品信息集成作了有意义的研究和探索。     

分析计算agent支持的以装配结构为核心的机械产品设计模式的研究

为了支持机械产品自上而下、不断细化的设计过程,本文提出了一种以产品的装配结构为核心,由多个分析计算ａｇｅｎｔ组成的,支持异构分布环境的协同工作设计模式。产品的装配模型描述零部件的层次关系、位置关系等几何信息和装配语义信息、设计参数及其约束关系等工程语义信息,能够向各分析计算ａｇｅｎｔ提供必要的信息,以实现机械产品几何造型系统、装配建模系统、分析计算系统之间的有效集成。基于集成框架的分析计算ａｇｅｎｔ能够完成异构分布环境下协同设计过程中的逻辑推理、判断、分析计算等复杂工作     

虚拟样机多学科协同设计与仿真平台实现技术

在分析产品协同开发平台的功能框架以及主要协同模式的基础上，深入研究了虚拟样机多学科协同设计与仿真平台的分布式计算模型，及其协同运行管理、协同产品开发资源库管理、分布数据的协同交互管理与系统实现技术。基于COM／DCOM的建模与仿真工具协同、支持仿真联邦管理的数据库设计和CORBA的应用实现技术，开发了原型系统。该系统支持Internet网络环境下各种建模与仿真工具跨平台、分布交互与异构集成，可有效支持复杂产品虚拟样机的协同开发。     

面向复杂产品的可重构虚拟样机技术研究

针对复杂产品基于已有知识实现快速设计问题,对产品设计、分析仿真和协同优化过程中模型和知识的重用进行了深入分析,提出了支持新产品开发的可重构虚拟样机构建方法.通过对复杂产品虚拟样机技术分析,研究了可重构虚拟样机的构建过程和建模方法,建立了可重构虚拟样机的基本类图、活动图和映射关系图;在新产品设计过程中参数驱动可重构虚拟样机模型,实现新产品的快速设计和分析及优化.最后,以锤式破碎机主轴为例,实现了可重构虚拟样机的应用,证明了该技术对复杂产品的快速设计具有重要意义.     

基于事物特性表的CAx/PDM系统的集成研究

为支持事物特性表技术在产品设计、工艺、制造、测量等阶段的应用,深入研究了基于事物特性表的计算机辅助技术系统与产品数据管理系统的集成关键技术,提出了一种统一的基于事物特性表的集成产品信息模型和计算机辅助技术／产品数据管理系统集成框架,并在此基础上构建了集成平台。最后,以汽轮机转子为应用对象,对系统进行了应用验证。     

基于多智能体的网络协同产品数据管理技术研究

为解决广义企业的协同工作环境构建知识集成平台的问题,提出了基于多智能体的网络协同产品数据管理技术的产品数据管理解决方案。该方案运用多智能体技术的原理和方法,建立了基于多智能体的网络协同产品数据管理的体系结构和网络产品全信息模型,研究了基于多智能体的网络协同产品数据管理系统实现的关键问题,并采用多智能体理论解决产品数据管理技术中数据对象复杂化、异构化、网络化和协同化等复杂问题,最后开发了一个基于多智能体的网络协同产品数据管理原型系统,并验证了该解决方案的可行性。     

基于设计任务单元的协同设计环境研究

针对工程产品设计的协同性、集成性和网络化要求,提出了以设计任务单元作为工程设计流程中的基本组织单元的设计方法,详细阐释了设计任务单元的信息模型及运行机制,给出了以设计任务单元为核心,以设计结构矩阵为组织形式,以功能、行为和结构表示的产品模型为支撑的协同设计环境体系架构,并以卫星总体设计为验证实例建立原型系统。     

面向网络化制造的中小企业协同管理平台研究

针对网络化制造模式下中小型企业协同管理的需求,并基于企业协同工程和系统工程适用性,提出了一个基于协同管理中心的企业协同管理平台的系统解决方案.该系统覆盖网络化制造协同联盟的设计、制造、组织、资源和过程管理控制等环节中的关键业务,实现组织、产品、过程和资源的协同管理.从网络化制造的特点出发,给出了协同管理的模式、平台系统体系结构、特征和总体技术结构;重点解决了协同规划、协同联盟成员选择与匹配、信息交换、访问控制、协同过程管理控制、系统封装以及通信等方面的问题;最后讨论了所建立的原型系统及其应用实例.     

复杂产品虚拟样机工程

复杂产品虚拟样机技术是当前CIMS技术研究与应用的特点，其样机的开发工作已一项复杂的系统工程。复杂产品虚拟样机一切技术是融合与产品有关的专业领域技术与建模/仿真技术、信息技术、多媒体/虚拟现实技术、人工智能技术、系统技术和管理技术等多学科的一门综合性技术。基于笔者的研究与初步实践，本文提出了复杂产品虚拟样机工程的概念，并对其技术内涵、组成、运行模式、体系结构及其相关关键技术进行了探讨，以期促进复杂产品虚拟样机技术在我国企业的研究、实施与应用。     

多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究

针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括：①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。     

基于虚拟企业概念的CITIS系统研究

随着经济全球化的发展，沿着产品生命周期各阶段的片断信息结构严重影响制造业的发展。但当前有很多用于在线协作的系统，由于数据兼容性问题，不能充分地提供有关信息的标准格式用于传输相关文档和工程信息。本文根据虚拟企业理念和CITIS（承包商集成技术信息服务）技术标准的优点，提出了一个基于虚拟企业概念的CITIS系统，建立该模式的构架，并论述了搭建该平台的关键问题。     

基于XML的CAD系统和虚拟装配系统之间的数据转换

针对计算机辅助设计系统和虚拟装配系统之间的模型转换问题,提出了基于特征的统一的产品层次信息模型,采用XML中性文档和三角面片模型文件,通过信息分解的方法,分别将在产品建模系统中建立的产品层次信息模型中的装配信息和几何拓扑信息与三角面片信息通过数据转换接口转换到虚拟装配系统中,并在虚拟装配系统中通过映射关系进行模型重构,较好地解决了计算机辅助设计系统和虚拟装配系统之间信息共享的问题,通过实例验证了研究成果的可行性。     

机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究

针对机电系统虚拟样机设计的需要，在单学科仿真建模的基础上，进行基于仿真软件接口的多学科协同建模与仿真分析。以工业机器人虚拟样机的关节运动控制为例，利用ADAMS／Controls模块，将动力学模型通过接口变量与控制模型进行连接，建立连杆一关节执行机构多体动力学与运动控制协同的虚拟样机多学科集成模型，并进行协同仿真运行，表明基于仿真软件接口的协同建模与仿真方法能够有效支持机电系统虚拟样机的开发技术研究。