工业工程专业学生“在地国际化”联合培养模式探索

工业工程是一门工程技术与管理科学融合的交叉学科,强调系统思维和全球视野,其综合的知识体系要求在人才培养过程中注重交流性和开放性。因此,学生的国际化联合培养对工业工程专业发展有重要作用。教育的国际化在先前遭受了前所未有的冲击,在此背景下,以北京理工大学工业工程专业为例,分析了工业工程专业国际化人才培养的目标、培养国际化人才遇到的挑战,并探索了“在地国际化”的工业工程学生联合培养模式,为国际化人才培养制度建设起到参考和借鉴作用。

基于知识推理的杀伤网智能设计方法

针对现有杀伤网设计对人的经验依赖性强、智能化程度低的问题,提出一种基于知识推理的杀伤网智能设计方法。基于OODA循环理论构建作战任务-作战能力-武器装备多层级杀伤网本体,实现杀伤网设计静态知识建模;构建任务-能力-装备映射规则、装备协同规则和杀伤链协同规则3类杀伤网设计规则库,实现杀伤网设计动态知识建模;在静态知识和动态知识的基础上提出一个基于知识推理的杀伤网智能设计流程框架,同时定义了时间链、精度链和成本链3个杀伤链评估指标,以实现动态战场下的杀伤网快速智能设计。在某体系对抗仿真推演平台上,以防空反导作战体系执行典型防空反导任务为案例,验证了所提方法的有效性。

基于正向解析式和多目标博弈优化算法的复杂装备体系优化设计方法

针对复杂装备体系(Complex Equipment System-of-systems,CES)优化设计中指标变量多、仿真依赖性强、易陷入局部最优的问题,提出一种基于正向解析式和多目标博弈理论(Multi-Objective Game Theory,MOGT)优化算法的CES优化设计方法。为提升CES优化设计的可解释性,构建任务级—能力级—装备级的评估指标体系;在此基础上,基于装备机理和效用函数表征装备评估指标与作战能力之间的正向映射关系,并利用相邻优属度熵权法计算各指标权重;通过正向解析式与约束条件建立多目标优化模型,并采用MOGT优化算法获得最佳优化结果。以某作战推演平台中防空攻防想定为例,开展算例评估与验证分析。研究结果表明,该方法能够实现CES中最优设计方案的求解,可显著提高设计效率和降低设计成本,为下一代装备发展论证、设计评估和作战试验提供了基础性工作。

基于多层次LSTM网络的多智能体攻防效能动态预测模型

针对多智能体攻防体系存在多层次耦合、无规律涌现等特征而导致难以准确预测作战效能的问题,构建一种基于多层次长短时时间记忆(LSTM)网络的多智能体攻防效能动态预测模型。明确多智能体攻防的总体框架和作战流程,通过多主体NetLogo平台模拟红蓝智能体攻防对抗过程,以获取群体结构和作战效能在不同个体决策下的多层次演化数据。利用善于处理时序特征的LSTM网络来表征个体决策、群体结构和作战效能三层间的函数映射,并基于该映射关系进一步预测未来攻防作战效能与进程。上述建模方法已在多组仿真中证实了其可行性与有效性。实验结果表明,所建模型的作战效能预测误差仅在7%以内,对多智能体攻防的作战指挥和体系建设具有指导意义。

基于多工况关联的无人车辆车身结构轻量化优化设计

未来战场的多样化对特种无人车辆的环境适应性提出了更高的要求。为满足特种无人车辆的多工况使用、高机动能力与低成本研制等要求,采用多工况关联设计与轻量化优化的思路对无人车桁架车身结构进行优化设计。考虑到多工况的车身结构设计变量多、设计空间大,面临仿真次数过多的问题,提出基于多工况关联的车身结构轻量化优化方法,利用设计变量区间缩减策略减小设计空间;引入高斯过程代理模型替换仿真分析实现结构设计方案性能的快速评估;结合遗传算法实现方案的优化。实验结果表明,最终优化方案在通过车身刚度强度和模态等多学科性能仿真验证的情况下,质量比初始方案降低14.12%,比只用高斯过程优化设计的方案降低8.87%。

基于实例推理的枪械方案快速设计研究

为了提高基于实例推理方法在枪械方案设计领域的检索精度和设计知识重用程度,提出针对变型设计过程的基于实例推理的设计方案获取和方案修改方法。针对枪械设计过程,建立包括知识库、推理驱动引擎、实例检索模块和规则修改模块的实例推理流程;根据3类不同的指标需求形式设计了对应的相似度计算方法,提高检索精度;通过规则知识的定义和约束实现对设计方案进行定量化、适应性修改,获取最终的方案。开发了基于实例推理的枪械方案快速设计原型系统,并以枪管为例验证了该检索算法的精度,以及所提方法的有效性和实用性。

基于可配置模板的产品设计知识多维度表达方法

为解决产品设计知识多维度分类体系中的知识表达问题,研究了可配置模板的构建技术,实现了基于可配置模板的产品设计知识多维度表达.首先,在考虑设计知识动态演化特性的前提下,给出了可配置模板的定义,然后建立了包括模板构建流程、模板实例化在内的可配置知识模板构建方法.通过支持自定义的树结构,构建了设计知识多维度视图模型.多维度视图模型通过引用模板,使得根据不同模板实例化的知识关联到对应的视图节点之下,实现了产品设计知识的多维度表达.基于该方法开发的软件系统在航天、船舶等企业进行了应用,验证了该方法的可行性和有效性.

支持产品智能化设计的知识服务方法研究

为实现产品智能设计中计算性问题和推理决策性问题的求解以及二者的有效结合,提出一种支持产品智能化设计的知识服务方法,即包括知识服务策略的制定和知识环境的构建两个方面。该方法通过分析设计知识自身特点以及与设计过程之间的关系,将设计知识分为业务领域、经验规则、实例方案和算法模型4种类型,并针对不同类型知识制定相应的服务策略;基于知识模板和组件模板对不同类型的知识进行形式化描述,并给出基于本体的设计知识语义建模流程;通过方案评价、方案修改将设计知识融入到基于实例推理活动中,实现知识的辅助决策;对设计工具进行集成和过程封装,实现了自动化计算。设计开发了基于知识的智能设计系统,并以枪管为对象进行了实例验证,证明了所提方法的有效性。

考虑不确定性的机枪作战效能综合评估方法

针对现有机枪设计方案评估体系不完备以及评估指标存在不确定性的问题,提出一种考虑不确定性的机枪作战效能综合评估方法。从机枪战术技术要求出发,建立基于区间数的机枪作战效能综合评估指标体系,根据评估指标的不确定性表达形式,结合熵权法和层次分析法确定指标组合权重;采用基于区间数的灰色关联分析与逼近理想解排序算法对不同机枪设计方案进行综合评估,提出一种基于欧氏距离的灰色关联度来表征各评估方案与理想方案的相对接近程度,以解决存在不确定性情况下各方案区分度不高的问题。机枪作战效能评估实例表明,该方法的评估结果与专家评估结果一致,且该方法充分考虑了评估方案间的关联程度和差距,得到的评估结果可信度更高,验证了综合评估指标体系的合理性和评估方法的有效性。

面向鲁棒决策的战场态势评估人机共识形成方法

针对地面突击装备战术级、高动态、分布式、强实时作战过程中的战场态势高度复杂且信息不确定问题,提出一种面向鲁棒决策的战场态势评估人机共识形成方法,实现“人类智能”与“人工智能”在综合态势评估中的有机融合。首先,通过采集乘员(专家)态势评估行为实验样本,模拟乘员(专家)对战场态势信息的认知过程,构建战场态势评估两级智能代理模型;其次,提出一种对人机偏好不敏感的决策鲁棒指数,车辆乘员基于该指数在高强度对抗下快速判断形成人机共识,辅助指挥员进行鲁棒决策。在某作战仿真系统中进行了红蓝对抗的想定设计,并以敌方意图为态势评估对象进行了案例验证,验证了该方法的有效性。