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。     

复杂产品数字样机的构件化分析方法研究

为提高复杂产品的分析模型和知识的重用,提出了复杂产品数字样机构件化分析方法.该方法以分析元作为分析知识、模型和信息等相关内容的基本组织方式,以分析树作为分析元层次结构及相互关系的组织方式.在分析复杂产品层次化结构的基础上,研究并构建复杂产品层次化信息模型和构件化分析信息模型,作为复杂产品分析信息的组织和处理的基本机制.研究并形成产品构件化分析的实现技术,包括构件化分析过程、信息模型构建、关键参数识别、性能目标约束方法等.最后以水轮发电机为例,进行构件化分析的实现.     

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。     

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。     

复杂机械产品虚拟样机多学科设计优化研究

为了以尽可能高的效率求得复杂机械产品虚拟样机尽可能优的设计方案,提出了一种将多学科设计优化方法与计算机仿真分析相结合的虚拟样机优化设计模式。通过将多学科设计优化方法应用于虚拟样机的并行设计过程,构建了虚拟样机的多学科设计优化集成平台,由多学科优化来驱动设计分析进程,形成虚拟样机集成的闭环自动迭代优化设计过程。针对汽车设计,给出了虚拟样机多学科设计优化的集成分析流程,同时利用虚拟样机的动态特性显示,直观地表现出复杂产品多学科设计优化过程中设计方案的变化。     

基于多方案选择的复杂产品虚拟样机决策系统

决策过程也是博弈的过程,存在很多不确定性因素,针对企业面临复杂产品的多个设计方案、如何作出决策的问题,在虚拟样机技术的基础上,建立了多方案条件下的决策分析系统的结构,并综合影响决策的企业内外部因素,给出了系统设计和实现方法及随机数据下的仿真结果.     

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。     

利用数字样机加速产品开发

今天的制造商处在前所未有的压力之下。竞争是全球性的，客户是反复无常和苛求的，同时金融市场是无情的。由此，在恰当的时间以合理的价格推出正确的产品；成功地平衡不断增加的产品和工艺复杂性与提高性能和质量的需求，都具有挑战性。这些压力正迫使企业在其组织和管理业务的方式上发生根本的改变。结果就是一个基于协作和竞争的、新的全球性业务模型，以及制造业转变为超越企业界限内外的协同工作团体。     

复杂产品典型零件加工数字样机实现方法的研究

提出考虑加工因素的数字样机构建与分析问题,通过对零件尺寸公差概率分布的分析,以零件的设计尺寸及公差为依据,提出求取产品近似实际加工尺寸的方法,用以生成零件加工数字样机。以水轮发电机组主轴为例,说明生成典型零件加工数字样机的方法,并从零件运动特性分析出发,对主轴设计数字样机和加工数字样机的振动固有频率进行差异比较分析,说明生成加工数字样机的重要意义。     

虚拟产品开发中的虚拟样机技术和数字样机技术

文章就虚拟产品开发,虚拟样机技术和数字样机技术产生的历史背景、特点、三者的关系以及在现代化机械制造业中的作用进行阐述。     

面向复杂产品的型号项目管理系统设计

面向航天器等复杂产品型号研制需求,分析复杂产品型号项目管理的特点,提出多级型号项目管理系统体系结构,以适应分布式协同产品研制需求。对面向复杂产品研制的型号项目管理系统进行了功能设计,给出了各子系统的功能设计方案。利用该系统,可以提高复杂产品研制项目的管理效率、降低管理成本、更新管理观念。     

复杂产品虚拟样机工程中模型库管理系统的研究与实现

为了解决复杂产品虚拟样机工程中的仿真模型、文档的规范化管理和可重用的问题,参考产品数据管理使能器的管理模式,基于．NET框架技术开发了模型库管理系统。该系统由用户界面层、业务逻辑层和文件／数据层组成,其中,业务逻辑层包括基本服务、用户安全管理、模型结构管理和文档管理等模块。详细介绍了该系统的体系结构、功能、特点及实现方法。另外,该系统实现了虚拟样机工程中的建模、项目管理、可视化等部分的模型／数据共享及规范管理,采用了远程对象发布技术,使软件实现层次清楚,保证了可扩展性。     

面向虚拟样机设计的产品属性提取研究

针对虚拟样机分析模型中存住的问题,综合考虑产品设计和性能分析,提出了研究虚拟样机的集成框架;提出一种直接从产品设计模型中抽象产品分析模型,并提取相关性能数据的思路和方法。用CAXA作为计算机辅助设计建模和模型属性提取工具,详细研究了模型一体化的技术过程,着重研究了机械多体系统模型中刚体、约束、力元等组成部分属性的提取,将后续样机的分析和测试与产品设计充分结合,实现了样机模型数据传递的无缝和一体化,解决了各种性能分析工具中重复建模的问题。     

数字样机技术在复杂产品工程设计中的应用研究

简要介绍了数字样机技术的特点和意义,给出了数字样机技术的应用现状,结合复杂产品工程设计的特点,分析了复杂产品工程设计阶段的对数字样机平台的需求,确定了数字样机平台功能分析。基此分析了数字样机平台的总体框架和逻辑架构,重点分析了设计验证与优化、设计协同、维护支持的实现方法,给出了数字样机技术的部分应用示例。结合已开展的研究工作和存在的问题,探讨了下一步急需开展的研究工作。     

支持数字线索的产品数字空间管理框架研究与应用

数字线索和数字孪生是推动型号产品研制模式转型的变革性技术,如何建立适应数字线索应用的信息化系统成为企业关注的重要问题。在型号研制现状与需求的基础上,提出了由实体、模型、学科、过程和应用组成的产品数字空间管理框架,分析了管理框架下的深度模型集成、产品数据融合贯通和以流程为中心的业务协同三层次数字线索应用,最后,结合航天军工企业的应用实际,提供了基于平台的产品数字空间的软件实现和样例,可为智能制造平台建设和解决方案选型,为支撑研制模式创新提供一定的借鉴和参考。     

基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度

面向多品种变批量生产的复杂产品离散装配车间是典型的复杂制造系统,其运行过程呈现高复杂性、强动态性和不确定性因素多等特征,为实现复杂产品离散装配车间的动态调度,提出一种基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度方法,通过物理空间和虚拟空间之间的数据交互进行更精确的动态调度.构建了基于数字孪生的复杂产品离散装配车间调度框架...