自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計框架和方法研究.pdf

1、復(fù)雜機械產(chǎn)品的設(shè)計具有兩個重要特點，一是采用自頂向下的設(shè)計方式，另一個是多人參與、協(xié)同完成。然而，目前CAD系統(tǒng)仍難以支持自頂向下、多人協(xié)同的產(chǎn)品設(shè)計。鑒于多人協(xié)同的產(chǎn)品自頂向下設(shè)計的高度復(fù)雜性，作為研究的第一步，我們將當(dāng)前工作集中在概念設(shè)計完成之后的協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計，即一組設(shè)計者根據(jù)概念設(shè)計結(jié)果，協(xié)同地、由抽象到具體地完成產(chǎn)品設(shè)計。
　　 論文的主要工作包括以下幾個方面：
　　 1.提出一個自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計框架。我們將

2、自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計過程分成布局設(shè)計、協(xié)同骨架設(shè)計、協(xié)同詳細設(shè)計三個設(shè)計階段，并基于該設(shè)計過程的需求，設(shè)計了自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計的六個主要功能：基于符號的布局設(shè)計，耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)協(xié)同計算，協(xié)同裝配建模，協(xié)同特征建模，基于Agent的變動傳播，基于多媒體會議的協(xié)商交流。
　　 2.提出一個支持自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計的多層次分布式裝配模型。該裝配模型總體上分為布局裝配模型、骨架裝配模型、詳細裝配模型三個主要層次，以支持自頂向下產(chǎn)品設(shè)計；

3、采用在服務(wù)器和客戶端的復(fù)制式分布表示，以支持分布式協(xié)同設(shè)計。在分布式表示中，服務(wù)器端為完整的產(chǎn)品裝配模型，客戶端裝配模型基于協(xié)同設(shè)計需要動態(tài)裝載，具體包括設(shè)計者負責(zé)設(shè)計的子裝配或者零部件的模型信息，以及和其具有裝配關(guān)系的其他設(shè)計者負責(zé)設(shè)計的子裝配和零部件信息。為支持裝配模型對象在各個站點的一致，采用了局部ID和全局ID的對象命名機制。
　　 3.提出一種支持自項向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計中耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)協(xié)同計算的方法。該方法基于模糊理論表示

4、設(shè)計早期階段的模糊設(shè)計參數(shù)，通過效用函數(shù)表示設(shè)計者基于設(shè)計經(jīng)驗確定的設(shè)計參數(shù)不同數(shù)值的優(yōu)先程度，由設(shè)計者協(xié)同建立以效用為目標(biāo)的優(yōu)化模型，并通過改進的遺傳算法進行優(yōu)化求解。
　　 4.提出自項向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計中基于Agent(智能體)的變動傳播方法。通過服務(wù)器和客戶端Agent之間的協(xié)作，動態(tài)監(jiān)控協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)中各個站點對裝配模型的變動修改，然后由服務(wù)器端Agent基于特征變動、裝配約束變動、工程約束變動的推理以及層次變動推理，確定

5、裝配模型對象的變動以及分布，最后以命令的方式更新所有相關(guān)站點的裝配模型，保證變動操作后分布式裝配模型的一致性。
　　 5.基于上述理論方法實現(xiàn)了支持自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計的原型系統(tǒng)CTDAD。該系統(tǒng)采用復(fù)制式服務(wù)器-客戶端體系結(jié)構(gòu)，核心功能模塊包括布局設(shè)計、耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)協(xié)同計算、特征造型器、裝配建模、變動傳播Agent、ID管理、協(xié)商管理等。使用該系統(tǒng)，完成了一個液壓式機械手的自頂向下協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計，對本文所提出的框架與方法進行了驗