产品集成建模关键技术及应用研究

论文摘要

随着企业信息化的深入发展,现代制造企业的核心竞争力体现在集成化的产品开发和管理上。集成产品模型作为连接产品开发和管理的桥梁,以集成化和知识化为特征,能有效地管理产品信息、集成产品知识和支持设计重用,对提高产品开发和管理效率至关重要。本文对产品集成建模关键技术及其应用进行研究,主要研究内容及成果涉及以下几个方面:一、分析了产品生命周期信息的表达、集成和演化机制,提出面向产品生命周期的集成模型。它建立在基于元模型的集成机制上,采用基于属性、约束和操作的通用表达方法,具有统一的表达和集成基础。各阶段子模型采用了静态模型和动态模型相结合的集成建模方法。静态模型从广度、深度、粒度三个维度来全面描述产品生命周期信息,构成集生命周期过程、信息表达和产品结构为一体的三维状态空间;动态模型从版本、映射和操作三个角度描述产品信息的动态演变,满足产品生命周期中多种类型和层次的信息集成和演化需求。二、针对产品集成建模中对多种知识表达需求,提出基于知识工程的混合式产品知识表达方法,具有融合多种知识的能力。进一步研究了基于本体中间层的产品知识集成框架,此中间层由元本体层、本体层、知识层和服务层组成,通过结合本体对共享概念形式化表达的能力和OWL语言面向Web的能力,可支持基于语义的产品知识集成。三、针对产品集成开发中对知识重用的需求,提出一种支持产品快速变型的可配置产品结构模型(CPSM)。其中扩展与或树覆盖了一组变型产品的层次结构,建立了产品节点间的内在语义关系和配置条件;装配有向图可表达每一层上零部件间的配合关系和装配方向,弥补产品结构对装配语义描述的不足;并结合可扩展属性集提供横向的参数变型能力,可满足CPSM中产品族、部件族和零件族属性在不同层次上的重用性和扩展性要求。四、建立基于CPSM的多层次设计重用系统,可满足产品设计在不同阶段不同粒度的重用需求。CBR系统用于实现对产品和零部件的分类和实例检索,适用于一些难以采用模型表达的设计经验和知识的重用;PDM系统支持产品结构配置,适用于零部件结构和模块的重用;CAD系统支持参数化设计,适用于零部件参数和特征的重用。五、结合前面的研究,研究了基于Web服务的多Agent体系结构,用于构建分布式的集成环境;并以汽车减振器为对象,建立分布式产品数据管理系统和面向重用的开发平台。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 课题提出
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外相关技术研究进展
• 1.2.1 产品建模研究的内容
• 1.2.2 产品模型的研究现状
• 1.2.3 产品模型表达方法
• 1.2.4 设计重用研究现状
• 1.2.5 集成环境
• 1.3 当前存在的问题分析
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 本文章节安排及结构
• 1.6 小结
• 2 面向产品生命周期的集成建模及演化研究
• 2.1 引言
• 2.2 PLIM的提出
• 2.2.1 产品生命周期的内涵
• 2.2.2 集成建模的内涵
• 2.2.3 PLIM的现实需求
• 2.3 基于元模型的集成方案
• 2.4 元模型表达
• 2.4.1 元模型中的数据语义关系分析
• 2.4.2 元模型的定义和表达
• 2.4.2.1 属性
• 2.4.2.2 约束
• 2.4.2.3 操作
• 2.5 PLIM各阶段表达
• 2.5.1 静态模型
• 2.5.1.1 广度维
• 2.5.1.2 深度维
• 2.5.1.3 粒度维
• 2.5.2 动态模型
• 2.5.2.1 版本
• 2.5.2.2 映射
• 2.5.2.3 控制
• 2.6 PLIM的建立
• 2.6.1 元模型扩展机制
• 2.6.2 PLIM各阶段模型的建立
• 2.6.3 建模实例
• 2.7 小结
• 3 产品知识表达及本体集成方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于KBE的产品知识表达
• 3.2.1 基于KBE的混合式知识表达框架
• 3.2.2 产品知识分类
• 3.2.3 产品知识表达
• 3.3 基于本体的产品知识集成
• 3.3.1 本体概述
• 3.3.2 知识集成框架
• 3.3.3 元本体层
• 3.3.4 本体层
• 3.3.5 知识实例层
• 3.4 应用实例
• 3.5 小结
• 4 基于CPSM的多层次设计重用
• 4.1 引言
• 4.2 可配置产品结构模型（CPSM）
• 4.2.1 扩展与或树表达的产品层次结构
• 4.2.2 装配有向图表达的装配关系原型
• 4.2.3 可扩展属性集
• 4.2.4 建模实例
• 4.3 基于CPSM的多层次设计重用
• 4.3.1 基于CBR的检索方法
• 4.3.2 PDM环境下的产品结构配置
• 4.3.2.1 产品配置的演化过程
• 4.3.2.2 产品配置的求解过程
• 4.3.3 CAD环境下的参数化设计
• 4.4 应用实例
• 4.5 小结
• 5 集成环境和面向重用的开发平台实现
• 5.1 引言
• 5.2 基于服务的多Agent策略
• 5.2.1 基于Web服务的多Agent策略
• 5.2.2 基于Web服务的多Agent策略的优势
• 5.3 分布式PDM与面向重用的开发平台系统结构
• 5.4 产品数据管理
• 5.4.1 资源管理
• 5.4.2 工作流管理
• 5.4.3 生命周期管理
• 5.4.4 系统管理
• 5.5 面向重用的开发平台
• 5.6 B/S接口
• 5.7 系统开发环境
• 5.8 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简介