基于新型模型原理的產品數(shù)字化設計研究與應用.pdf

1、動態(tài)多變的制造業(yè)產品研發(fā)任務,要求產品數(shù)字化設計系統(tǒng)不斷進化,以適應設計目標和環(huán)境的變化。而目前產品數(shù)字化設計技術的特征是產品設計、分析、制造和裝配等分階段構建模型,信息冗余度大、數(shù)據(jù)一致性差,在異構環(huán)境下運行,信息使用成本高、效率低,產品信息、知識難以集成與重用。因此,迫切需要建立可推動產品數(shù)字化設計系統(tǒng)向前進化的產品模型構造理論,發(fā)展基于先進模型原理和結構的數(shù)字化設計軟件架構技術,以實現(xiàn)產品信息集成、設計過程集成與重用為目標,為產品

2、數(shù)字化設計技術提供全面支持。論文在國家自然科學基金重點項目“工程與產品設計理論方法”(6063502)資助下,從系統(tǒng)科學的高度研究產品模型與產品數(shù)字化設計系統(tǒng)的理論,探討產品數(shù)字化設計系統(tǒng)演化的機制與方向,揭示產品數(shù)字化設計系統(tǒng)進化規(guī)律,構建推動產品數(shù)字化設計系統(tǒng)向有序度增強方向演化的產品模型構造理論、軟件架構技術。
　　(1)在綜合分析產品數(shù)字化設計系統(tǒng)的基本特征和耗散結構系統(tǒng)所具備必要條件的基礎上,提出并論證廣義的產品數(shù)字化設

3、計系統(tǒng)是一類耗散結構。研究了產品數(shù)字化設計系統(tǒng)的序參量和有序度,提出產品模型是決定數(shù)字化設計系統(tǒng)演化最重要的序參量。
　　(2)在深入分析產品數(shù)字化設計系統(tǒng)工作時的不確定性行為特征和灰色系統(tǒng)理論的基礎上,提出產品數(shù)字化設計系統(tǒng)是灰色系統(tǒng)?；陟乩碚?分析產品模型與數(shù)字化設計系統(tǒng)有序程度的熵變機制,應用耗散結構和灰色系統(tǒng)理論,構建基于灰關聯(lián)熵的廣義數(shù)字化設計系統(tǒng)演化方向的判別模型,據(jù)此描述系統(tǒng)的有序性和演化方向。
　　(3)分

4、析產品數(shù)字化設計系統(tǒng)進化過程中主要影響因素。提出“獨立單元信息”概念,以及基本體、檢索體、控制體、智能體有機構成的“一元四體”產品信息模型結構體系。通過對產品信息的分類、信息特點的歸納,以及產品模型數(shù)據(jù)結構的設計,建立了幾何拓撲基本體與獨立單元信息的動態(tài)聯(lián)系,研究信息與模型的跟隨技術,形成模型的檢索體。研究獨立單元信息的存取控制、模型信息的管理控制、模型與外部資源的交互控制,實現(xiàn)設計信息與工作過程的動態(tài)配送機制,形成模型的服務功能,完成

5、了模型的控制體研究。通過模型實現(xiàn)產品信息的檢索重用、規(guī)則推理,推動產品模型隨數(shù)字化設計進程而不斷進化,研究了產品模型的智能體。
　　(4)利用三維幾何建模平臺OpenCASCADE的資源開發(fā)了支持“一元四體”新型模型的AMFSDI試驗軟件系統(tǒng),驗證了軟件架構實現(xiàn)技術的可行性。以地鐵受電弓設計為例驗證“一元四體”產品模型的可行性。以汽車變速器、汽車覆蓋件沖壓模具研發(fā)為例設計了不確定性人機交互試驗,驗證了數(shù)字化設計系統(tǒng)動態(tài)演化判別模型