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。     

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.     

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。     

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     

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。     

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。     

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。     

多学科协同与设计优化关键技术研究及系统开发

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.研究了多学科协同与设计优化关键技术,并开发了系统,为进行多学科协调优化奠定了基础.通过在企业的实际应用取得了满意的效果.     

基于约束网络的柔性装配系统建模方法研究

提出用约束网络方法对机器人柔性装配系统进行建模,该建模方法用变量描述装配对象与装配工艺、系统结构的约束关系,改变了传统装配系统的串行设计模式,该方法具有灵活性、易于修改和多向性,能较好地利用并行工程概念对系统进行设计。     

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。     

卫星总体多学科设计优化过程分析

多学科设计优化方法是实现卫星设计“快、好、省”目标的有效手段,但在实际应用中存在较大困难。根据多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析和多学科优化问题的分解思路,分析了多学科设计优化方法应用于卫星总体设计存在的现实困难和工程实践中必须考虑的设计因素;通过对卫星总体设计过程的分解与分析,提出了多学科设计优化方法与卫星总体设计流程相融合的技术途径,为进一步构建面向卫星总体设计的分布式协同软件框架提供了参考。     

卫星总体多学科设计优化过程分析

多学科设计优化方法是实现卫星设计“快、好、省”目标的有效手段，但在实际应用中存在较大困难。根据多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析和多学科优化问题的分解思路，分析了多学科设计优化方法应用于卫星总体设计存在的现实困难和工程实践中必须考虑的设计因素；通过对卫星总体设计过程的分解与分析，提出了多学科设计优化方法与卫星总体设计流程相融合的技术途径，为进一步构建面向卫星总体设计的分布式协同软件框架提供了参考。     

面向时序约束任务的协同制造链构建过程研究

为实现制造任务的多企业协作,基于协同制造链的概念建立了时序约束任务有向图模型,系统研究了协同制造链构建过程的数学建模问题,分析了规范型与非规范型协同制造链的构建过程及其特点。通过对协同制造链的不同构建模式的分析,有助于实现多企业间制造任务的协作。     

基于协同优化和多目标遗传算法的车身结构多学科优化设计

在汽车车身结构NVH和侧面碰撞安全性研究中,实施多学科多目标优化的可行性设计。通过试验设计制定试验方案并进行数据采样,构建考虑整车侧撞安全性、白车身模态、静态弯曲刚度、扭转刚度和轻量化等性能的响应面近似模型,然后对车身结构分别进行确定性和可靠性轻量化单目标设计。最后,运用多目标遗传算法结合多学科协同优化对车身结构进行多目标优化设计,获取Pareto最优化解集。研究结果表明:可靠性优化设计较确定性优化设计而言,能考虑产品设计和生产过程中的不确定性因素,保证产品稳健性;车身结构的多目标优化设计全面考虑了车身结构轻量化、NVH和碰撞安全性能等多学科之间的耦合和解耦;设计者可按需选择其满意的优化结果,这将大幅缩减产品开发周期、降低产品开发成本。     

协同设计中集成化冲突消解系统的研究

针对协同设计中冲突的复杂性和多样性,采用集成的冲突消解方法,从全生命周期的角度对冲突进行管理。首先建立约束网络,然后通过约束的传播进行冲突检测,并根据冲突的关联关系确定冲突消解的优先次序,接着采用约束松驰、规则推理、事例推理、协商仲裁等方法消解冲突,最后提出集成化冲突消解流程,并开发了相应的原型系统。     

协同设计中集成化冲突消解系统的研究

针对协同设计中冲突的复杂性和多样性，采用集成的冲突消解方法，从全生命周期的角度对冲突进行管理。首先建立约束网络，然后通过约束的传播进行冲突检测，并根据冲突的关联关系确定冲突消解的优先次序，接着采用约束松驰、规则推理、事例推理、协商仲裁等方法消解冲突，最后提出集成化冲突消解流程，并开发了相应的原型系统。     

面向中小型制造企业的网络化制造模式及产品协同设计模式构想

简要分析我国中、小型制造企业的生产运作过程,指出实施网络化的具体领域,提出相应的网络化系统模式;简要分析企业产品开发的一般过程,对产品协同设计的领域进行划分,提出针对中小企业的产品协同设计系统,目的是提高企业的生产运作效率和产品开发能力。