产品虚拟维修仿真过程层次化建模与重用技术研究及其应用

论文摘要

论文通过虚拟维修仿真过程的层次分解,提出了产品虚拟维修仿真过程层次化建模的理论和方法,研究了虚拟维修仿真过程的重用技术,开发了产品虚拟维修管理与重用系统,支持设计人员对各种虚拟维修仿真过程相关信息数据的管理,并且通过对相似维修过程的重用,在虚拟环境中快速高效地实现产品的虚拟维修设计与仿真,取得了较好的应用效果。全文的组织结构如下:第一章主要介绍了虚拟维修技术中的几种关键使能技术,回顾了设计重用技术的历史和现状。针对现在虚拟维修中存在的不足,给出了产品虚拟维修仿真过程建模和重用的研究意义与研究内容。第二章通过对传统维修性设计和虚拟维修层次结构的比较分析,提出了一种虚拟维修仿真过程层次分解方法。根据虚拟人和操作对象的接触过程和接触程度,提出了基于操作对象的动作单元分类方法。然后对每个层次的可重用性进行了分析,确定了具有重用价值的层次和类别,做为后续研究的重点。第三章提出了基于有向图的虚拟维修仿真过程层次化建模方法,根据不同操作之间是否存在维修资源的竞争问题,分别使用PERT图和随机Petri网实现过程建模。对于可重用的动作单元类别,给出了基于操作对象属性和约束关系的规范化表达。设计了维修过程库的数据结构,定义了数据的表示规则,为实现重用服务。第四章研究了虚拟维修仿真过程的重用流程,根据检索约束组的定义检索相似的虚拟维修仿真过程,计算与新过程的相似度,提出了基于PERT图结构和属性特征的相似度计算方法,实现了相似过程的重用。第五章建立了产品虚拟维修管理与重用系统的结构框架,介绍了用户界面层的主要功能模块,给出了维修仿真和检索重用的实例应用。第六章总结了论文的主要研究内容和研究成果,指出了需要改善的地方和今后研究工作的方向。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虚拟维修技术的研究及其关键技术
• 1.2.1 虚拟维修的基本概念
• 1.2.2 虚拟维修的关键技术
• 1.3 设计与仿真重用技术及其研究现状
• 1.3.1 设计与仿真重用技术及可重用性
• 1.3.2 设计与仿真重用技术的研究现状
• 1.4 论文的研究内容和组成结构
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容和章节安排
• 1.5 本章小结
• 2 基于仿真过程层次分解的虚拟维修可重用性分析
• 2.1 引言
• 2.2 虚拟维修仿真过程层次分解与动作单元分类
• 2.2.1 虚拟维修仿真过程的层次分解
• 2.2.2 基于操作对象的维修动作单元分类
• 2.3 虚拟维修仿真过程的可重用性分析
• 2.3.1 维修任务层次的可重用性分析
• 2.3.2 维修工序层次的可重用性分析
• 2.3.3 维修工步层次的可重用性分析
• 2.3.4 动作单元层次的可重用性分析
• 2.3.5 基本姿势层次的可重用性分析
• 2.4 本章小结
• 3 基于有向图的虚拟维修仿真过程层次化建模
• 3.1 引言
• 3.2 虚拟维修仿真过程的层次化建模
• 3.2.1 虚拟维修仿真过程层次化模型的建立流程
• 3.2.2 基于PERT图的虚拟维修仿真过程层次化建模
• 3.2.3 基于随机Petri网的虚拟维修仿真过程层次化建模
• 3.3 基于属性和约束的可重用维修动作单元的分析和表达
• 3.3.1 基于操作对象属性的定位动作分析和表达
• 3.3.2 基于约束关系的操作动作分析和表达
• 3.4 维修过程库的结构设计和数据表示
• 3.4.1 维修过程库的结构设计
• 3.4.2 维修过程库中的数据表示
• 3.5 本章小结
• 4 基于结构和属性相似度的虚拟维修仿真过程重用
• 4.1 引言
• 4.2 虚拟维修仿真过程重用流程
• 4.3 基于检索约束组的相似维修过程检索
• 4.3.1 检索约束定义
• 4.3.2 基于检索约束组的检索过程
• 4.4 基于过程模型和属性特征的虚拟维修仿真过程相似度计算
• 4.4.1 基于PERT图结构的过程模型相似度计算
• 4.4.2 基于属性特征的动作单元相似度计算
• 4.5 相似虚拟维修仿真过程的重用
• 4.6 本章小结
• 5 产品虚拟维修管理与重用系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 产品虚拟维修管理与重用系统概况
• 5.2.1 系统软硬件配置
• 5.2.2 系统总体结构框架
• 5.3 用户界面层主要功能实现
• 5.3.1 产品零件管理模块的设计与实现
• 5.3.2 维修工具管理模块的设计与实现
• 5.3.3 维修过程管理模块的设计与实现
• 5.4 维修仿真和检索重用应用实例
• 5.4.1 维修任务重用——更换HF1080汽车后桥半轴和轮毂
• 5.4.2 动作单元重用——维修WD615柴油发动机气缸盖
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 教育经历
• 攻读硕士学位期间完成的工作