基于分解的设计过程重用方法研究

论文摘要

当前,为了在日益激烈的国际化市场竞争环境中生存,制造商必须以最快的速度发布高质量、低成本和多样性的产品,只有那些能够出色满足上述需求的产品设计才能在竞争中最终胜出。设计重用通过挖掘、组织、检索和重用已有设计资源,可有效缓解产品设计面临的时间、成本压力,设计重用的意义不断被广大研究人员所认同。本文结合国家自然科学基金重点项目和北京交通大学科技基金重点项目,探索了设计重用领域中一个全新的研究方向——设计过程重用,对设计过程重用的基本单元DPU的数学定义与模型、封装模板与远程发布机制、检索模式、重用度模型、重用操作以及设计过程重用范式和应用模式等方面进行了研究。本文首先通过对设计过程的深入研究,建立了设计过程分解的判定标准,并基于设计过程的分解给出了DPU的数学定义,同时建立了DPU的数学模型,研究了其性质,结构及底层实现关键技术,还规范了DPU建立的基本过程：建立设计过程模型、判断设计过程的可分解性、执行设计过程的分解。为了实现设计过程的分布式远程重用,本文深入研究了分布式协同设计环境和相应的协同设计方法与技术,进而提出了可重用DPU的封装模板模型DETM技术、基于SOOA的远程发布机制和联盟网络架构,同时讨论了如何利用他们将DPU封装为分布式、可动态远程调用和集成为临时应用联盟的SORCER服务,并引入交互智能体的概念,作为分布式协同设计环境中DPU之间信息交互的载体,研究了交互智能体的功能和特性。随后,以面向分布式远程协同设计的设计过程重用为背景,建立了可重用DPU的检索模式和设计过程重用度模型,分析了可重用DPU的对并接操作,提出了设计过程重用的三阶段范式：面向重用的过程获取、基于重用的过程设计和交互管理,随后探讨了设计过程重用方法的一般应用和进化应用,及其对新产品创新性设计的指导意义。最后,本文将设计过程重用方法应用于分布式远程CAE协同设计,提出了CAE远程分析过程模型,开发了基于设计过程重用的分布式远程CAE协同设计(DRCD)平台,并对其各子系统的结构进行了详细分析和设计,介绍了其底层技术架构。通过机车转向架的远程CAE疲劳分析实例可以验证得出,DRCD平台具有较完整的设计过程建模、分解、封装、发布、动态查找与远程重用的能力,可有效缩短设计周期。设计过程重用是设计重用的一种有意义的探索。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.1.3 研究初衷
• 1.2 设计重用的概念和分类
• 1.2.1 概念
• 1.2.2 分类
• 1.3 设计重用的研究现状
• 1.3.1 设计重用与创新
• 1.3.2 设计重用的认知研究
• 1.3.3 基于计算机的设计重用
• 1.3.4 标准件重用
• 1.3.5 设计重用工具和方法
• 1.3.6 基于过程的设计重用
• 1.4 基于过程的设计重用
• 1.4.1 过程支撑系统
• 1.4.2 研究现状
• 1.4.3 产业界应用
• 1.5 存在的问题及对策
• 1.5.1 存在的问题
• 1.5.2 拟采用或借鉴的原理
• 1.6 研究内容和论文结构
• 2 基于分解的设计过程重用模型
• 2.1 设计过程的分解
• 2.1.1 设计过程与分解
• 2.1.2 设计过程分解的判定标准
• 2.2 基于分解的设计过程元
• 2.2.1 基元理论
• 2.2.2 产品设计过程元DPU
• 2.3 DPU的特性
• 2.3.1 参考模式
• 2.3.2 面向设计应用
• 2.3.3 领域无关性
• 2.3.4 并行性
• 2.3.5 可重用性
• 2.4 DPU建立过程
• 2.4.1 设计过程模型的建立
• 2.4.2 可分解性判断
• 2.4.3 设计过程的分解
• 2.5 本章小结
• 3 面向重用的过程获取
• 3.1 分布式协同设计
• 3.1.1 分布式协同设计环境
• 3.1.2 分布式并行协同设计
• 3.2 基于SOOA的封装技术
• 3.2.1 Service object-oriented architecture（SOOA）
• 3.2.2 基于SOOA的SORCER服务封装
• 3.3 基于交互智能体的DPU联盟网络架构
• 3.3.1 DPU远程发布机理
• 3.3.2 基于交互智能体的DPU联盟网络架构
• 3.4 本章小结
• 4 基于DPU的设计过程远程重用环境的分析与设计
• 4.1 可重用DPU的检索模式
• 4.2 设计过程重用度模型
• 4.2.1 DPU远程重用的三维特性
• 4.2.2 设计过程重用度模型
• 4.3 DPU的重用操作与形式化表达
• 4.4 设计过程重用范式及其流程图
• 4.4.1 设计过程重用范式
• 4.4.2 设计过程重用流程图
• 4.5 设计过程重用方法的进化应用模式
• 4.5.1 设计过程重用方法的一般应用
• 4.5.2 设计过程重用方法的进化应用
• 4.6 本章小结
• 5 系统设计与应用案例
• 5.1 CAE的一般业务流程建模
• 5.2 分布式CAE的协同分析和信息交换模型
• 5.2.1 分布式CAE的协同分析模型
• 5.2.2 分布式CAE-DPUs之间的信息交换模型
• 5.3 分布式远程CAE协同设计平台
• 5.3.1 需求分析
• 5.3.2 DRCD平台的特征分析
• 5.3.3 DRCD平台架构
• 5.3.4 DRCD平台的主要功能
• 5.4 应用案例
• 5.4.1 转向架疲劳分析过程重用需求
• 5.4.2 分布式可重用DPU的建立
• 5.4.3 远程调用和执行
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 本文结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集