复杂产品虚拟样机元建模

为了有效地支持复杂产品虚拟样机的信息交换、共享、模型重用,以提高产品质量和效率,基于元建模理论,建立了复杂产品虚拟样机,设计了元模型。分析设计了元模型与学科元模型的映射关系,并实现了二者的转换,实例化得到虚拟样机运动仿真模型和优化模型。以某车辆自动变速器统一建模为例,说明了元建模在复杂产品建模中的应用,验证了统一集成建模的正确性、有效性与实用性。     

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。     

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。     

面向多学科协同开发领域的集成建模方法

为实现复杂产品研发过程中不同学科的信息共享,消除系统集成、协同仿真和系统优化的障碍,提出了基于本体元模型的数字化样机构建方法.分析了基于本体元模型的多领域集成建模的可行性,利用统一建模语言的扩展模型构建了本体的元模型核心包;基于本体理论分析了复杂产品协同开发领域的概念及其关系,构建了多学科协同领域信息集成框架;基于本体元模型建立了涵盖产品定义信息、研发方法信息和研发流程信息的数字化样机模型,支持产品在研发过程中的多抽象层次演化、多粒度层次分解和多学科协调优化,控制复杂产品的整个研发过程.以有源相控雷达为例对所提方法进行了说明.     

复杂产品多学科虚拟样机顶层建模语言研究

为了在复杂产品虚拟样机开发过程的不同阶段,以及在工具和部门之间更加准确地描述系统的顶层模型,提出了一种描述多学科虚拟样机顶层系统结构、行为和内部相互关系的系统顶层建模语言。在顶层建模语言中,把系统模型划分为静态结构模型和动态行为模型。为了顶层建模语言的扩展,定义了顶层建模的统一建模语言特征;采用基于可扩展标记语言的数据交换格式,规范顶层建模在不同工具间的信息传递;顶层建模语言遵从模型驱动体系结构的思想,从面向编程平台、通信平台和工具平台映射成为模型的实现。简要介绍了顶层建模语言的实现工具——顶层建模集成开发环境。最后,给出了计算机生成的武装兵力系统的例子,说明了顶层建模语言对复杂产品虚拟样机建模的有效性。     

复杂航天器虚拟样机模型描述与集成

为实现复杂航天器虚拟样机模型中机械连接及信号连接下异构模型的描述与集成,提出按模型间连接方式分类描述复杂航天器模型的方法,建立了航天器动力学特性及星上系统特性模型的描述规范.设计了相应的模型集成方法,支持模型的分类描述,提高了仿真精度.通过动力学方程组集实现机械连接约束的动力学模型集成,并通过量化状态积分完成信号连接联系的各连续系统模型离散.通过仿真凋度引擎协同量化状态离散后的连续系统模型及离散系统模型,避免了仿真过程中由数据交互引入的误差,保持了仿真模型的模块化结构.根据所提的模型描述方法和模型集成方法开发了复杂航天器虚拟样机建模仿真平台,对模型集成方法的有效性进行了仿真验证.     

复杂产品虚拟样机本体元数据建模方法与应用

为了构建复杂产品虚拟样机统一模型,更好实现信息交换、共享、互操作及模型重用,结合元建模理论和本体,提出一种基于本体元数据模型的虚拟样机信息建模方法。根据产品本体元数据概念模型,并结合虚拟样机过程、产品、资源、知识在本体元数据模型中语义关联关系,构建虚拟样机本体元模型。最后以虚拟样机元数据模型EXPRESS描述,说明了该方法具体应用过程。     

虚拟样机工程中多学科模型的描述与集成

为解决虚拟样机工程中多学科产品模型的重用与互操作问题,提出了一种协同建模仿真框架及其相应的模型描述方法。在此基础之上,构建了一个原型系统,并对某列车的倾摆机构进行了多学科协同仿真验证分析。分析结果表明,分布式的多学科协同仿真分析,还原了实际产品的学科间的真实交互过程,保证了产品设计质量,提高了产品设计效率,为虚拟样机工程提供了一个新的构建途径。     

复杂产品虚拟样机异构的结构信息集成研究

产品结构信息的异构性给网络化环境中的产品开发设计人员增加了复杂产品虚拟样机协同制造的难度。为了解决这个问题,以开发国家863／CIMS主题某课题为背景,论述了如何在网络化协同制造环境中建立面向对象的产品结构信息数据模型,并采用Web服务技术、软件集成技术、可扩展标记语言序列化技术以及产品数据管理技术规范,通过数据交换标准格式,实现产品结构信息的自动提取和构造产品信息集成框架,消除由于使用不同的计算机辅助设计系统所带来的信息异构性,有效地实现虚拟样机的产品信息集成和管理,为实施复杂产品虚拟样机工程中的异构产品结构信息的集成与共享提供了有效的方案,其可行性得到了实际工程的验证。     

虚拟制造中的产品建模技术研究——基于产品定义单元和元建模的产品模型

虚拟制造要求产品模型在多学科无缝集成仿真中能够保持信息的一致性和可重用性 ,传统的产品模型难于满足这一需求。基于虚拟制造对产品建模的要求 ,本文采用特征、零件和装配三个层次的产品定义单元 (PDU)构造产品设计模型 ,基于SUMM元建模技术实现模型间的互操作。虚拟制造各种应用模型可以由此设计模型衍生而来 ,较好地解决了现有产品模型语义信息缺乏的问题 ,并具有良好的一致性、可扩充性、可重用性。