复杂产品的多领域协同设计

根据复杂产品设计开发的特点,对当前多领域协同设计研究的主要内容进行了概述,介绍了协同设计的总体框架和系统模型的构建,对协同设计中冲突消解与耦合因素问题进行了较为深入的探讨,归纳了协同设计中的冲突类型以及冲突解决方法,给出了冲突协商解决模型,并构建了多领域协同设计全局耦合关系模型用以研究协同设计中的耦合,为确保复杂产品的整体性能、缩短设计周期、降低开发成本及实现并行协同设计打下了理论基础．     

机械协同设计的任务规划与体系结构研究

机械产品设计在产品全生命周期中的重要性是不言而喻的,在设计过程中应用协同技术可以缩短设计周期,提高产品的市场竞争能力。设计任务的规划是协同设计的关键技术,也是一项十分重要的技术,它直接影响到设计能否顺利地进行,特别是对于大型复杂产品的设计更是如此。     

基于一致性程度函数的协同设计方法

在复杂产品的设计过程中,多学科设计任务间存在耦合关系．为了保证设计结果满足各子任务的设计要求,提出了一种基于一致性程度函数的协同求解方法．该方法构造了一个能描述各子任务初始解的一致性程度的函数,通过不断缩小不一致性,实现各子任务协调解的求解．减速箱的设计实例验证了该方法的有效性．     

面向机床产品的协同设计支持环境的研究

分析了机床产品对协同设计支持环境的要求和机床产品协同设计支持环境的新特点，从功能体系结构和网络体系结构方面提出了满足机床产品要求的协同设计支持环境的体系结构，并对实现该体系结构的多Agent技术、协同应用技术、协同工具技术、决策支持技术、任务管理和产品开发环境建模技术等进行了研究．在此基础上，开发了机床产品协同设计支持环境的原型系统，为实现一个支持多通道交流的异地同步模式的协同设计支持环境奠定了基础。     

多规则产品协同设计任务动态排序

针对基于单一特征的任务排序规则的局限性,提出了一种基于复合规则的协同设计任务动态排序方法.在该方法中,建立了协同产品开发中任务完成时间模型、任务排序特征体系.通过仿真方法并在仿真结果基础上,构建了规则权重的多目标函数,求得了各规则的权重.然后用权重对各规则下的排序进行复合和优序处理,确定出优化的设计任务排序.     

考虑主体属性及与任务匹配的产品协同设计效率

设计主体的属性特征与设计任务间匹配程度是影响产品协同创新设计效率的重要因素。对设计主体进行属性特征分析、分类和对不同类型组合定量计算,在定义设计任务特征属性的基础上建立以产品协同创新设计总体持续时间最短为目标的效率模型,并设计基于PSO算法的模型求解方法。以某公司风机机舱的协同创新设计为例,验证了考虑主体属性及与任务匹配情况下的产品协同创新可缩短设计周期,提高设计效率。     

协同设计中基于DSM过程重构的研究

将设计结构矩阵方法应用到复杂产品的协同设计开发过程中，通过分析设计行为之间的信息交互获得DSM的量化表达，利用图论中的强连通分支问题算法识别耦合活动集，并在此基础上根据DSM重构原则对DSM进行模块化的过程重构，同时对块内设计任务进行聚类、撕裂，获得协同设计开发过程中的优化重组，为复杂产品的设计开发提供了有效的解决方法，并通过实例说明了该方法的实用性。     

产品全生命周期中广义协同设计技术应用

提出了在产品全生命周期中客户、主设计部门以及供应商等多Partner共同参与的广义协同设计概念。讨论了实现广义协同设计的实时信息交互手段、设计过程中基于单元化的自组织配置机制以及设计后处理技术，从而给出了一个产品集成协同设计系统(PICDS)。最后借助一种测力仪的定制实例验证了本文所给出的原型系统运作的可行性。     

多机协同自主任务规划系统研究综述

针对多机协同自主任务规划显著提升无人机任务感知效能、提高任务执行能力的现状,对其关键技术进行阐述,主要包括知识表示、通感一体化、任务调度及航迹规划等技术。针对知识表示技术,阐述基于任务环境上下文感知的知识库构建方法,进而对多域融合知识图谱构建、动态知识图谱更新与共享方法进行分析总结;针对通感一体化技术,分析了环境适变、灵活可扩的多机协同通感一体化架构,进而揭示多机协同通感一体化理论能限,阐述面向任务差异性需求的资源共享方法;针对任务调度及航迹规划技术,阐述资源适配的多机协同自主任务调度方案,并对基于动力学模型的航迹控制策略及不完美环境下的鲁棒控制机制进行分析总结。     

产品多学科协同设计中语义通讯的研究

针对多学科协同设计中的语义失配问题,以及设计者间的语义通讯进行了研究,提出了一种多层结构的语义通讯模型,基于XML设计开发了多学科语义协商的通讯语言,设置了开放的行为原语集和消息类型模板库,基于OWL构建了多学科设计者的共享本体,以促进多学科设计者对共同概念的理解达成一致,并给出了实例分析.     

多学科协同设计系统的协商策略模型

分析多学科协同设计系统中协商的特点，提出博弈论和协商理论在协商策略中的应用．对协商策略进行参数化、公式化，通过对参数及公式的处理实现推荐方案的形成，从而指导协商过程向收敛方向进行，并保证系统的利益最大化．实践证明，该协商策略可行有效，对整个协同设计过程的顺利进行起到了关键性的作用．     

并行设计中耦合活动集的割裂规划

为了提高耦合活动集割裂规划的有效性,针对现有割裂方法只考虑设计活动之间行为上依赖关系的局限性,提出基于互相关度和自相关度综合指标的割裂准则.在构造该准则的过程中,用三角模糊数的层次分析法(AHP)分析设计资源之间的关系;用互相关度指标分析设计活动与设计资源之间的关系;用自相关度指标分析设计活动之间的关系.最后,结合某型起重机改进设计的实例,对新的割裂准则进行说明和验证.实践表明,该方法能有效保证并行设计过程在资源约束条件下顺利进行,并为设计资源快速调度规划提供依据.     

基于满意度原理的多学科协同优化

由于多学科设计优化涉及众多复杂因素，各个学科需要满足的约束是不同的，而系统级通常采用一致性约束来保证学科级共享、耦合变量及目标值的一致,在很多情况下共享、耦合变量及目标值满足了约束，但是各个学科获得的并不是本学科的最优解．本文采用满意度原理设计协同优化的系统级目标函数，综合考虑了学科级优化解的满意度和共享、耦合变量及目标值对于一致性约束的满意度，以增强协同优化的综合处理能力．齿轮变速箱优化实例表明该方法是可行有效的．     

多学科协同过程设计模型的共享与交互技术

针对多学科协同产品设计的需求,提出了一种基于.3D格式共享模型的协同过程交互控制技术.分析了基于共享模型视图的多学科协同设计模式,建立了浏览器/服务器(B/S)结构、消息驱动的协同过程产品模型共享环境,给出了双令牌的基于设计优先权和排序时间的共享模型互操作方法,完成了设计消息的XML封装、交换与共享.在基于Web的分布式、异构环境下完成了原型系统开发.该方法为协同产品设计过程提供了一个分布式的、应用模型共享的工作空间.     

基于约束网络的多学科协同设计方法

针对多学科设计问题中约束条件过多过于复杂的情况 ,为了保证设计参数一次选取成功 ,提出了一种基于约束网络的多学科协同设计方法。该方法利用约束网络模型收集分属于不同学科的约束条件 ,并在设计期间监控这些约束关系。提出了反映协同设计需求的数学模型 ,设计了一个通用的一致性求解算法框架 ,并利用了基于区间代数的一致性算法。该方法能够在设计的初期就监控设计过程 ,有效地预报冲突。将该方法应用到铁路车辆的转向架设计中 ,已证明了它的有效性。     

多学科优化设计在柴油机设计上的应用

多学科设计优化方法是一种新的针对复杂工程系统设计的获得整体最优设计方案的方法.本文研究如何在柴油机的设计中采用协调优化方法对系统进行建模和多学科综合设计优化,并通过实际的设计应用,证明协调优化方法可以通过合理配置设计参数,实现柴油机的优化设计,综合提高柴油机的经济性、技术性能、可靠性及使用寿命.     

可重构四足机器人的结构设计与协同导航算法

可重构足式机器人作为移动机器人的一个重要分支,具有承载能力好、运动灵活、适应性强等特点。综合变胞Metamorphic理论和机器人驱动技术,设计一种自由切换形态的足式机器人,可广泛应用于校园、工厂等复杂场景的物流工作。提出不同形态间的切换方案,针对倾覆后的翻身动作提出对应的方案,可以适应复杂的任务。设计场景中包含动态行人的协同导航算法,采用时空-图注意力神经网络对机器人节点和行人节点进行建模,并从历史轨迹中提取出行人和机器人的潜在特征,通过实验验证算法的可行性,实验结果证明了该算法具有更好的行人未来轨迹预测能力。     

基于多学科设计优化的车辆产品族设计

为提高汽车产品平台及产品族性能优化效果并提高开发效率,提出了一种融合共享变量决策和多学科设计优化的产品族优化设计方法.首先,厘清了产品族设计优化的基本概念;然后,建立了产品族优化问题的数学描述和MDO模型;接下来,提出了改进的产品族设计流程;最后,针对某高性能纯电动乘用车产品平台的底盘产品族优化问题,示例了所提出优化方法和设计流程的有效性.结果表明,经过协同优化的产品族能有效处理多产品多目标间的协调问题,相较于非平台化开发,在保证关键性能的前提下能够最大程度提高车型零部件通用化率,充分发挥产品平台化开发的优势.      

基于非对称模糊优化模型的多学科协同满意优化

协同优化(CO)作为一种多学科设计优化(MDO)方法,包括两级优化:系统级和若干个学科级.然而工程设计实践中往往存在很多不确定因素,而且互相冲突的多个优化目标的存在,进一步增加了CO建模的求解复杂性.采用模糊截集水平法为各个学科设计了非对称CO模型,扩展了学科分析模块,使学科级能独立获取本学科最优的截集水平,以构造相应决策空间.利用满意度原理设计了学科级优化的目标函数,并将其作为一致性方程的组成部分传递到系统级.系统级在满足一致性约束的同时,最大化综合满意度方程,使所有学科同时获得最满意的优化解.电子封装问题的多学科协同满意优化实例表明该方法是行之有效的.