多学科协同设计的约束网络模型研究

通过对多学科协同设计中约束特点的分析，提出了一种对产品进行多学科协同设计的约束网络模型，该模型从产品的组成和设计过程两方面多层次地将产品的各学科子模型关联起来。能够有效地支持产品多学科协同设计过程。给出了约束网络模型的表达方法，并以汽车离合器为例进行了实例分析。     

产品多学科协同设计的协商模型

对多学科协同设计中协商的特点进行了分析,提出了一种在保证各学科目标满意度水平的前提下,使总体目标的综合满意度最大化的协商策略,引用博弈论的分析方法对协商特点和协商策略等进行形式化描述,并生成了多学科协同设计的协商模型。在此基础上,开发了协商管理模块用来支持多学科间的协商过程,通过综合考虑、权衡各方的意见,给出推荐方案,辅助多学科设计者快速达成一致的产品设计方案,并通过设计实例进行了分析说明和验证。     

机械产品概念设计的协同设计研究

在机械产品概念设计中应用协同设计是日益激烈的全球性市场竞争的结果，是概念设计发展的要求，介绍了基于网络协同设计的机械产品概念设计的基本思想，初步讨论了系统结构及实现方式，并对基于协同设计的机械产品概念设计中协同技术，异构环境下数据共享，基于实例和规则混合推理的机械产品概念设计过程等关键技术进行了研究。     

基于网络协同的产品概念设计系统研究

针对新产品开发中最重要的、最具创新能力的设计阶段——产品概念设计阶段，提出了基于网络协同的产品概念设计系统的理论、方法和实现技术。     

多学科协同与设计优化关键技术研究

传统的设计优化一般主要受到某一个性能或学科的影响,因此造成整体设计优化的结果不理想,甚至互相矛盾,这就使设计优化必然走向系统和总体的设计优化.随着计算技术的发展,人们开始尝试将多学科的设计综合在一起,进行多学科协调优化.本文分析了多学科协同与设计优化关键技术,并提出了协同设计优化的方法,对探讨多学科协调优化有一定的参考价值.     

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。     

基于特征的协同产品建模

产品模型是产品设计、制造的基础,存在于产品的全生命周期中,协同、并行的产品设计与制造需要与之相适应的建模系统。本文在总结了目前浒的一些产品寞系统中,提出一地协同设计的建模方法;引入形状特征的概念,完成产品的形态特征建模;采用特征转换和映射工具将产品的开头特征模型转换为工程特征模型并映射到不同领域的应用中,以实现产品的协同设计与制造。     

基于分布式协同的多学科优化设计

多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)作为一门针对复杂系统的优化方法,对于由多个耦合子学科或子系统组成的复杂系统优化尤为适合。文中给出了复杂机电产品的分布式协同优化设计平台的系统数学模型和设计平台结构,以及基于网络协同和UGNX实现的框架平台。     

基于设计空间缩减的多学科协同优化新方法

提出一种多学科协同优化设计新方法—设计空间缩减协同优化(Design space decrease collaborative optimization,DSDCO)。根据子系统级优化结果,确定分解设计空间的平面方程,将设计空间合理分解为多个子空间,去除其中不可行设计子空间,将缩减后的设计空间传递到系统级优化。根据系统级优化在各个子空间的优化信息,择优选取系统级优化结果和下一次优化计算的设计空间,循环进行优化迭代计算,直至系统级优化值符合收敛条件。该方法通过缩减优化求解空间,不断更新系统级优化模型,将传统协同优化(Collaborative optimization,CO)中系统级非线性等式约束变换为只含有变量边界的线性不等式约束,解决了传统CO系统级求解困难的问题。DSDCO在变量有界的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)问题中,对原始问题约束函数的凸性无要求,对优化迭代起始点的位置无要求。分别利用数值算例、减速器设计和弹簧设计三个典型算例,验证了DSDCO方法的正确性。     

基于本体的产品综合设计多视图模型研究

为满足产品综合设计过程中对可靠性、维修性、保障性数据及知识的共享需求,分析了综合设计过程中结构视图、功能视图,以及可靠性、维修性、保障性视图之间的相互关系.针对多视图模型不能很好地支持可靠性、维修性、保障性领域知识描述及共享的问题,提出了以产品与故障为核心的参考本体,进而构建了基于本体的性能与可靠性、维修性、保障性综合设计多视图模型框架.利用转换矩阵描述了多视图之间的映射机制.最后,给出了该模型在产品寿命周期管理系统中的实现方法,并以基于TeamCenter的性能与可靠性、维修性、保障性综合设计平台为例进行了应用验证.     

机器人系统多学科协同优化设计

将多学科设计优化思想应用于机器人系统的设计问题.首先介绍了协同优化算法的主要思想与框架,然后以二自由度机器人的设计为例,着重研究用协同优化算法完成机器人的运动学、静力学、动力学与控制学的多学科设计优化.优化结果证明了协同优化算法解决复杂机器人系统多学科设计优化问题的有效性,为解决更为复杂的机械系统的设计优化问题奠定了基础.     

基于Web的异地协同产品设计系统研究

随着分散网络化制造的不断发展，企业内与企业间基于Web的异地实时协同工作越来越多，因而构建基于Web的虚拟协作工作平台成为广大企业的迫切需求。提出一种新的基于Web的虚拟协作设计平台的构建方法。采用Java语言，通过屏幕共享与远程控制技术，实现多用户间的产品实时协同设计。介绍了系统的结构框架与关键技术。     

基于粒子群优化和协同优化的多学科设计优化研究

协同优化是进行多学科设计优化的有效方法之一。本文将粒子群优化算法应用于协同优化,通过对系统级优化等式约束条件进行转换,克服了协同优化自身内部的计算缺陷,有效解决了当原始系统优化问题不满足Kuhn-Tucker条件时导致的计算困难,最后以数值计算和减速器设计为例进行了验证。结果表明本文提出的方法是有效的,同时也为将新型算法应用于多学科设计优化问题提供了参考。     

基于客户的大规模定制产品的协同设计研究

利用客户需求分类和设计分解技术,提出了一种客户参与产品设计全过程的设计方法;给出了在客户参与机制下大规模定制产品协同设计的系统模型、设计原则和相关技术;开发了一个支持大规模定制产品协同设计的系统原型,并应用于电子产品的设计。     

基于功能表面的概念设计产品模型研究

为解决功能向结构映射存在的多解性、不确定性等问题，引入功能表面作为功能到结构映射的媒介。在描述功能表面和产品功能模型的基础上，构建了一种机械产品概念设计产品模型（功能-功能表面-结构），实现了功能到结构的稳定映射关系。该模型可用于开发计算机辅助设计工具来支持机械产品概念设计过程，实例验证了该产品模型的有效性。     

复杂产品协同仿真平台的研究与实现

支持多领域协同CAx/DFx技术的协同仿真技术是当前复杂产品设计分析中的一个研究热点，本文主要研究基于先进分布仿真技术，支持多领域协同CAx/DFx技术开发的协同仿真平台，并给出了一个基于多领域协同仿真的复杂产品设计，分析应用案例，初步实践表明协同仿真平台支持异地分布建模，协同仿真，支持不同领域仿真分析工具的集成与互操作，解决了复杂产品设计中多领域协同仿真分析问题。     

面向大批量定制产品协同设计系统研究

大批量定制生产模式对产品设计过程提出了更高的要求，它需要企业内部以及企业与企业之间的设计人员进行实时同步的交流和讨论，以节省设计时间，提高设计效率，缩短设计周期。本文提出的面向大批量定制产品协同设计系统，为上述问题给出了一个解决方案。该方案采用基于客户端／服务器的体系架构，重点解决实时同步过程中的网络带宽问题、数据一致性问题、系统流量控制问题，以及与企业内部CAD系统集成问题等。利用该系统在56Kb／s的拨号网络上成功地进行了复杂模型的异地装配。     

基于ASP的协同设计研究

提出由ASP供应商管理员、ASP用户管理员、项目管理员和团队成员4个角色组成的ASP模式协同设计的管理框架及ASP模式协同设计的项目协同和数据共享方法;分析了ASP模式协同设计的决策指标,提出基于ASP模式协同设计全生命周期的决策方法。     

基于协同设计的产品开发过程管理系统

在对产品开发过程进行需求分析的基础上，研究开发了产品开发过程管理系统，包括过程建模、过程执行和监控及活动树视图管理3大功能模块，并对该系统的结构和功能进行了介绍。