复杂系统(产品)集成制造工程的技术研究与应用

基于现代集成制造的理念、方法、技术、工具,结合实践,提出并研究了一种能改善复杂产品研发时间(T)、质量(Q)、成本(C)、服务(S)的系统工程———称为“复杂系统(产品)集成制造工程”(简称COSIME)。阐述了它的内涵、系统框架和技术体系,并给出了其中具有特点的6类关键技术的阶段研究成果,包括基于人制管理及有关先进制造模式的复杂产品集成制造系统的经营管理模式;基于项目管理理念的异地企业间并行工程方法与技术;复杂产品虚拟样机工程方法与技术;基于分布仿真技术的复杂产品概念设计与性能评估系统;复杂产品质量控制与管理系统;基于PLM及网格技术的两种复杂产品全生命周期活动集成制造支撑平台等。

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。

复杂产品开发工程管理的动态决策理论与方法

复杂产品开发是一个技术与管理深度融合的系统工程。本文阐明了复杂产品开发工程管理应该从战略统筹的高度整合开发工程实践的多元价值目标,提出了复杂产品开发工程的管理思路,构建了由开发项目组合的战略选择、开发工程的分解与分级优化、开发过程的动态管理、技能型员工调度、供应商协同管理以及相应的决策支持系统技术组成的动态决策理论体系框架,设计了多种优化、调度与决策模型及其求解方法,提出了基于信息资源库和决策方法库的复杂产品开发决策支持系统技术与多阶段反馈式复杂产品开发决策支持系统技术,总结了复杂产品开发工程管理动态决策理论体系中的几类决策方法,并展望了云计算技术在复杂产品开发工程管理中的应用前景。

面向复杂工程项目型产品作业车间调度问题

针对复杂工程项目型产品作业车间调度问题(CEPP-JSP),在考虑产品生产过程具有成套性、并行性、分散性和高柔性等生产特点的基础上,构建了面向CEPP-JSP的基本生产任务分配和作业中心生产调度的多目标优化模型,提出了改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对优化模型进行求解,从而得到了CEPP-JSP的Pareto综合最优解。最后,以某水轮机公司产品的作业车间调度为例,验证了提出模型和算法的可行性和有效性。

基于本体的复杂产品维修工程案例知识表示及重用方法

复杂产品是国民经济的基础,针对复杂产品维修阶段知识表示困难、重用效果不佳等问题,提出了复杂产品维修工程案例知识的表示及重用方法。首先,基于对复杂产品维修领域知识类型及应用情境的分析,设计了复杂产品维修工程案例知识体系结构,构建了复杂产品维修工程案例四层本体模型,实现了对维修阶段陈述性知识与过程性知识的独立表示。其次,构建了复杂产品维修工程案例知识重用模型,基于案例相似度与适应度匹配出适用于解决维修问题的历史案例,实现维修知识的有效重用。最后,以动车组的维修过程为例验证了所提方法的有效性,可为复杂产品全生命周期工程案例的知识重用提供参考和借鉴。

支持复杂产品知识管理的领域子本体自动提取方法

为解决复杂产品领域本体规模庞大导致本体应用效率低的问题,提出一种支持复杂产品工程的领域子本体自动提取方法.该方法以用户标识的感兴趣节点为起始节点,采用节点相关度的概念替代本体节点之间的结构相似度来构建相关度矩阵,通过相关度迭代扩张更新相关度矩阵,提取相关度较高的节点,还原节点之间的关系后获得一种外扩型的领域子本体;在相关度迭代扩张方面,分别从本体的结构关系和约束关系2个维度进行启发式搜索扩张,并通过扩张因子实现相关度的逐级衰减;在相关度矩阵的更新方面,提出最大扩张和调和扩张2种机制;最后以机器人某领域本体为例对领域子本体的复杂度进行评价,同时给出了不同参数条件下文中方法提取领域子本体的规模和复杂度.

虚拟样机工程中仿真模型包装与发布机制

在复杂产品虚拟样机工程中,对异构的仿真模型进行包装和发布,以便提高模型间的互操作性和模型资源的可重用性,一直是复杂产品协同设计仿真技术需要解决的问题之一。为了解决这个问题,以国家863/CIMS主题的科研项目为背景,研究采用WEB服务技术实现仿真模型的包装和发布,提出基于协同仿真平台COSIM的仿真模型发布平台的集成框架,并研究其中的关键技术及其实现,阐述仿真模型在复杂产品虚拟样机协同设计仿真环境中的发布和查询机制,最终达到模型资源重用和数据共享的目的。

基于差距映射的变可信度近似模型构建方法

为缓解复杂工程产品设计优化中计算复杂度和计算精度之间的矛盾,结合最小二乘支持向量回归(least squares support vector regression,LSSVR)模型,提出一种基于差距映射的变可信度近似模型构建方法,即最小二乘支持向量回归差距映射(LSSVR with difference mapping framework,DMF-LSSVR)方法,以实现小样本条件下高精度近似模型的构建,并通过工程实例验证该方法的有效性。工程实例结果显示所提出的方法具有较高的预测精度,可为复杂工程产品的设计优化提供理论基础。

基于Web服务技术的仿真组件模型发布机制

在复杂产品虚拟样机工程中,如何对仿真组件模型进行开发和有效发布,实现产品设计人员对分布在网络化协同制造环境的仿真资源的有效查询和访问,一直是复杂产品协同仿真技术面临的一个主要问题.为了解决这个问题,以国家863/CIMS主题的科研项目为背景,在分析协同仿真平台COSIM及其支持的仿真模型组件技术的基础上,研究采用Web服务技术开发仿真组件模型,提出为仿真组件模型建立面向对象的发布数据模型,并在企业私有UDDI服务器上实现仿真组件模型的有效发布,最后阐述对基于Web服务的仿真组件模型在网络化协同制造环境中进行查询和调用的机制,实现仿真组件模型的互操作性和可重用性,达到促进复杂产品虚拟样机协同仿真的目的.