基于知识的汽车后桥CAx集成技术与应用研究

针对制造企业在应用CAx系统过程中如何集成各种信息资源和知识的问题,以汽车后桥产品设计开发为研究对象,提出了一种基于知识的协同CAx集成系统平台框架.采用基于本体论的知识建模方法,提出一种特征参数度量的相似实例检索方法,实现了知识的重用,着重叙述了基于实例推理技术、面向设计流程的知识驱动设计计算、基于特征参数的CAD建模方法、基于模型共享的CAE分析以及产品虚拟装配等关键技术,并开发了此系统平台,实现了基于知识的CAD/CAE集成,有效地支持了汽车后桥产品设计.     

支持协同设计的知识管理研究

为了解决协同设计系统和知识管理系统功能单一的问题，建立了一个相互支撑的集成平台使得两者互相协调发展.从协同设计过程对知识管理的需求出发，综合考虑知识的实体化特点和过程性观点，提出了支持协同设计的知识管理系统功能模型及知识管理集成模型.应用知识资源的元数据技术和知识的业务视图技术，实现了知识资源与特定设计过程的集成.在以隐性知识活动管理为主的过程管理研究中，讨论了知识过程建模及其与协同设计过程的集成.以国内某汽车零部件企业开发的支持协同设计的知识管理系统为例，进一步对协同设计过程中的知识管理应用进行了阐述.     

基于过程集成的ETO产品快速设计研究

该文通过分析面向订单设计产品配置设计中多学科、高耦合、多迭代和系统性等基本特性,提出基于事物特性表的ETO产品快速设计方法.研究了ETO产品快速设计过程中的几个关键技术:提出了设计过程与产品数据的集成模型;分析了过程管理与产品报价系统的集成方法.通过与过程管理的集成,以配置设计和变型设计为主要手段,能够实现ETO产品的...     

复杂产品概念设计多学科过程建模方法研究

为了使复杂产品概念设计的过程模型支持多学科优化,实现概念设计过程中的求解功能,确定产品设计的综合最优方案,提出了基于扩展Petri网与NSGA-Ⅱ算法相结合的多学科过程建模方法.针对复杂产品设计过程的特点,分析了概念设计在多学科优化过程中的重要作用,研究了扩展Petri网模型建立和NSGA-Ⅱ算法的执行过程,给出了以扩展Petri模型的变迁序列作为NSGA-Ⅱ算法染色体,结合属于Petri网模型元素的选择算子、交叉算子进行NSGA-Ⅱ优化运算的方法.将上述方法应用于某工业汽轮机的设计,并通过实例验证了该方法对于不同的设计要求,可以给出不同情况下的Pareto最优解集,是进行复杂产品概念设计过程建模的一种切实有效方法.     

面向知识管理的产品设计资源库研究

针对产品开发过程中日益突出的交流共享和重用产品设计数据、经验等设计信息的需求,以制造企业产品开发过程中设计信息的动态获取、准确描述、记录和一致性管理为目标,研究了产品设计信息描述方法和相应设计资源数据库.首先,基于产品开发过程中设计人员分析求解问题的一般思维过程,从信息集成角度探讨了产品设计信息间所存在的逻辑关系.然后,从知识管理角度研究了产品设计信息的一致性描述模式及对应产品设计资源数据库的建立方法.从而实现制造企业产品设计知识和经验的有效积累,有力支持了企业产品设计自动化.     

基于知识进化的产品可重用设计方法

针对传统CAD系统在解决客户需求个性化带来的产品多样化方面存在的不足,结合工程产品设计的内在规律,在可重用设计过程中引入相似性理论,根据相似性分析的思想构造了基于知识进化的产品可重用设计方法,描述了语义知识相似性指标（相似度、满足度和重用度）计算方法,将产品可重用设计流程与产品设计的进化操作相结合,使语义知识的进化过程反映设计意图,并结合某制造企业具体应用,将上述理论应用于数控加工机床开发中,更有效地表示工程产品及其设计过程,对提高设计效率和设计质量具有很重要的意义.     

知识驱动的产品设计情境

为进一步探讨情境在实际产品设计中的应用,提出了知识驱动的产品设计情境研究方法.将产品设计过程分为问题情境、求解情境和结果情境3个维度,通过知识驱动产品在原理、结构或组合方式上的创新,提出了基于产品开发设计流程的产品设计情境模型和知识驱动的产品设计情境模型.分析了显性知识与隐性知识在用户、设计师以及系统之间的传递与转化特征,提出了知识转移的交流模型和螺旋模型,并探讨了基于知识的产品建模技术、推理求解技术、感性意象评价技术和知识库技术.以眼镜造型设计为例,构建了眼镜产品族结构体系和计算机辅助眼镜造型系统软件,包括三维造型设计模块、感性意象评价模块和系统知识库模块.基于该系统可以实现眼镜产品设计的快速生成,构建设计知识库以及用户的感性意象评价,从而提高眼镜开发设计的效率,验证了知识驱动的产品设计情境理论体系.     

两级系统多学科可靠性设计合成优化方法

针对大规模的不确定性多学科系统,提出了一种基于BLISS方法的两级系统多学科可靠性设计合成优化方法——RBMDOSB。该方法采用了SORA方法的框架,将可靠性分析和多学科设计优化分离开来,分为可靠性分析和确定性多学科设计优化两个问题顺序执行,其中,具体使用基于多学科模型的性能评估法进行可靠性分析,应用BLISS方法进行确定性多学科设计优化问题求解,并添加与耦合变量相关的移动量来对多学科设计优化问题的约束进行修正。最后通过具体算例验证了RBM-DOSB方法的可行性和有效性。     

公理化意图驱动的产品族配置建模技术

摘要：针对现今产品设计表达策略的弊端,运用公理化设计理论对大批量定制的创新设计意图进行分析,将产品概念开发过程中产生的知识分为4类,即设计域、曲折映射、独立性公理和信息公理.通过产品族配置模型的意图表示和信息映射机制,建立公理化意图驱动的产品族配置模型,通过该模型解决了产品开发过程中设计人员之间交互公理一致性的问题,并运用其表达产品设计意图和产品设计参数间的域映射关系,为设计者能在众多复杂的设计方案中快速做出正确的选择提供了工具.结合企业具体应用,将上述理论应用于电梯产品开发中,有效地提高了对客户需求的响应速度,取得了良好的经济效益.     

公理化意图驱动的产品族配置建模技术

针对现今产品设计表达策略的弊端,运用公理化设计理论对大批量定制的创新设计意图进行分析,将产品概念开发过程中产生的知识分为4类,即设计域、曲折映射、独立性公理和信息公理,通过产品族配置模型的意图表示和信息映射机制,建立公理化意图驱动的产品族配置模型,通过该模型解决了产品开发过程中设计人员之间交互公理一致性的问题,并运用其表达产品设计意图和产品设计参数间的域映射关系,为设计者能在众多复杂的设计方案中快速做出正确的选择提供了工具.结合企业具体应用,将上述理论应用于电梯产品开发中,有效地提高了对客户需求的响应速度,取得了良好的经济效益.     

Digital Design of Virtual Prototype based on Multidisciplinary Design Optimization

In order to obtain digital design of complex mechanical product as optimal as possible in an efficient way,multi- discipline integrated design method is proposed,which integrates multidisciplinary design optimization (MDO) into digital design process to design virtual prototype (VP) efficiently.Through combining MDO and multi-body system dynamics,MDO integra- tion platform,which takes VP as the core,is constructed.Then automated MDO design of VP is realized and changes of mechani- cal design project can be expressed intuitively during MDO design process.The proposed approach is also demonstrated by using inte- grated analyzing flow of vehicle engineering design.The result shows that the method not only can feasibly realize the MDO of VP, but also can solve the optimization problem of vehicle multi-body system dynamic performance.It can be adopted to the digital de- sign of other complex system.     

基于任务链的产品设计实例反馈方法

为实现产品实例对设计过程的支持,提高产品开发效率与质量,提出面向用户的实例反馈方法.通过建立基于设计任务链的实例反馈模型,将知识由静态描述拓展到动态描述,运用概念捆绑和用户意图分类方法剔除因描述的不严密所产生的干扰信息,将直观的样本实例反馈为任务链信息,利用匹配任务链节点的关联分析获得新的关联任务,进而重构获得满足用户需求的产品模型,实现产品设计的实例反馈.该方法在低压电器产品开发中得到了应用验证,通过对低压断路器设计实例分析,构建设计任务链节点的关联关系,重构断路器设计语义.     

Research on CAD/CAE/MDO integrated system for nuclear valve products

In order to realize rapid response to performance-driven design for nuclear valve products, a rapid design platform is constructed by combining the structural features with the multi-characteristic optimization requirement, which integrates parametric design, multi-characteristic simulation, and multidisciplinary design optimization of nuclear power valves together. Through the integration of heterogeneous CAX/MDO software, such as UG, ANSYS and iSIGHT, the analytical efficiency is enhanced by coupling respective and unique advantage of various software systems, and the mutual coordination and information sharing are realized between the heterogeneous systems. The application example shows that the system is convenient operation that improves the automation in design and analysis on nuclear valves. The results can provide a practical and effective development method and technical reference of the integrated design system for valve products.     

产品模糊配置与结构变异的多尺度耦合方法

为了实现需求驱动的产品快速响应设计,提出产品模糊配置与结构变异的多尺度耦合方法.将多尺度耦合概念引入产品设计中,研究产品多尺度模糊配置设计、多尺度变异设计以及异构系统的多尺度耦合方法.分析异构系统间信息传递过程中的多尺度特征,将配置设计系统中预定义的产品族按状态空间划分为大尺度、中尺度、小尺度和超小尺度.结构变异设计是将模糊配置的相似实例作为输入,通过拓扑结构的改变,输出满足客户需求的新结构.建立模糊配置与结构变异设计异构系统间的多尺度耦合过程的数学描述,通过多尺度递归融合与驱动,实现产品模糊配置与结构变异设计异构系统间的多尺度耦合.开发了模糊配置与结构变异集成先进设计平台,并在精密塑料注射成型装备的设计开发中得到了应用验证.     

面向大批量定制的配置产品变型设计

从配置产品创新性与重用性相结合的角度探索了在集成环境下产品变型设计的发展规律，系统地提出了面向大批量定制的配置产品变型设计理论和方法.针对配置产品的不同设计域层次，定义了一整套适用于不同抽象层次和不同类型配置模型的递归化设计方法，通过不同设计域、不同层次、不同类型配置规则的模糊推理、模糊派生、柔性聚合实现设计过程的跃升和设计信息的继承.提出了配置单元派生进化、关联进化、替换进化的一整套方法，将配置单元进化演绎的历史与配置设计过程结合起来，实现复杂配置产品方案设计的自动化、递归化和可视化.结合企业具体应用将上述理论应用于实际产品开发中，取得了良好的效果.     

产品生长型设计及其关键技术研究

计算机辅助概念设计是机械设计领域的研究热点。在生长型设计理论的基础上提出了生长型设计过程模型；研究了CAD系统中支持生长型设计的关键技术：产品信息数据结构，设计知识库建模和概念结构匹配为实体结构技术；在此基础上开发了相应的概念设计自动化软件；通过工程实例验证了上述理论和技术的有效性和实用性。     

基于情境的产品族设计风格DNA

为进一步探索产品族设计风格在实际产品设计中的应用,提出基于情境的产品族设计风格DNA(Deoxyribonucleic acid)的研究方法.将产品设计融入到特定的情境中,对基于情境的产品设计模型、产品族设计风格DNA进行了探讨.通过对显性因子、隐性因子和情境因子的定义,提出了产品族设计风格的遗传与变异模型,将生物界的遗传变异理论引入到产品族设计的显性因子与情境因子的杂交过程中,并探讨了基于情境的产品族设计风格DNA关键技术.以叉车造型设计为例,构建了叉车产品族结构模型和计算机辅助叉车设计系统软件,包括三维造型设计模块和情境知识库模块,基于此系统可以实现叉车造型设计的快速生成与设计评价,验证了基于情境的产品族设计风格DNA理论体系．     

网上跨专业联合毕业设计教学系统的构建与实践

针对产品开发任务涉及到多学科知识,单个设计人员很难在短时间内系统性地完成复杂的设计任务等问题,在工业设计专业的毕业设计教学实践中,提出了通过拟定共同的教学目标,构建网络平台,在跨专业学生、教师和企业、消费者共同参与和多边互动的方式下组织联合毕业设计的新的教学方式,并结合教学实践进行了尝试.实践证明,这些改革措施是培养具备多学科知识和多向思维能力的可持续发展的复合型创新设计人才的有效方式.