面向机床产品协同数字化设计关键技术的研究

论文摘要

为了提高企业对市场的响应能力,对机床研制这一庞大的系统工程,必须采用网络化制造模式,走多企业联合研制的道路,充分发挥各企业的优势,共享产品开发的资源和经验。异地设计、制造、管理与协同工作是未来机床制造业发展的必然趋势。因此,结合江苏省高技术研究项目（BG2002003）:“机床行业异地协同数字化设计和制造关键技术的研究与应用”,针对机床行业的具体情况,对实现机床产品异地协同数字化设计所涉及的若干关键技术与理论进行了研究、开发和攻关,并取得了如下研究成果:在分析机床产品协同数字化设计系统功能需求的基础上,研究并建立了面向机床产品协同数字化设计的网络拓扑结构、框架体系结构和技术体系结构,同时对实现机床产品协同数字化设计所涉及的分布式处理技术、基于KBE的数字化设计技术、网络数据库技术、过程管理技术、基于STEP与XML标准的信息集成技术等关键技术进行了研究,提出了机床产品协同数字化设计系统的工作流程和实现方法。基于协同学及全生命周期设计理论,充分考虑市场需求、设计、制造、销售、维护及回收等各阶段对产品设计环节的影响,从时间域、空间域和模型域等不同角度、不同层次分析了机床产品模型的表示方式,建立由组织视图、资源视图、产品视图、过程视图与功能视图集成的机床产品全生命周期多视图模型,研究了多视图模型之间相互依赖、相互制约的关系。基于STEP和XML标准,提出了面向机床产品信息交换与共享的实现机制。研究STEP标准与XML标准的应用方法,采用EXPRESS描述语言建立机床产品信息视图,建立从STEP EXPRESS到XML Schema的映射,研究了映射过程、实现方法以及ASP+XML的数据存取与文件样式转换方法。综合应用STEP解析器、STEP-XML转换器、XML解析器、XSL解析器,实现了机床产品的信息共享。研究了基于KBE的数字化设计技术,开发了机床产品数字化设计专用功能组件,提供了协同推理工具和模糊综合评价工具。研究基于KBE的机床产品数字化设计内容和设计功能,建立了数字化产品建模过程,应用成组技术的思想,对机床产品分类编码。通过协同工作平台,实现KBE与CAX的全面融合。应用CAD二次开发工具和Socket网络通讯技术,开发基于知识复用的数字化快速设计组件。采用基于RBR的CBD协同推理方法,用面向对象知识表达方法的协同推理机制和推理流程实现机床产品的数字化、智能化设计。通过先搜索产品编码,再应用非平权距离系数法求解相似实例的方法,高效地搜索可复用的最邻近相似设计实例。对于协同设计中难以确定的多个设计方案,由处于异地的多领域专家集体评价,并采用模糊综合评价法求解最优结果。研究了机床产品协同设计过程管理方法,提出以紧密的任务协调方式为主、松散的

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 协同设计的基本概念
• 1.2.1 协同设计的产生背景
• 1.2.2 协同设计的定义
• 1.2.3 协同设计的特点
• 1.2.4 三种典型设计模式的比较
• 1.3 协同设计的研究现状
• 1.3.1 协同设计框架结构及支撑环境的研究
• 1.3.2 支持协同设计的设计方法
• 1.3.3 产品模型
• 1.3.4 虚拟装配
• 1.3.5 协同管理
• 1.4 协同设计存在的问题与发展趋势
• 1.4.1 协同设计存在的问题
• 1.4.2 协同设计的发展趋势
• 1.5 课题来源及主要研究内容
• 1.6 论文的组织
• 第二章 机床产品协同数字化设计系统的体系结构
• 2.1 引言
• 2.2 机床产品协同数字化设计系统的功能需求
• 2.3 机床产品协同数字化设计系统的理论基础
• 2.3.1 协同学
• 2.3.2 全生命周期设计
• 2.3.3 知识管理
• 2.4 机床产品协同数字化设计系统的程序设计方法
• 2.5 机床产品协同数字化设计系统的体系结构
• 2.5.1 机床产品协同数字化设计系统的网络拓扑结构
• 2.5.2 机床产品协同设计系统的框架体系结构
• 2.5.3 机床产品协同数字化设计系统的技术体系结构
• 2.6 机床产品协同数字化设计系统的关键技术
• 2.7 机床产品协同数字化设计系统的工作流程
• 2.8 小结
• 第三章 面向机床产品的全生命周期建模
• 3.1 引言
• 3.2 机床产品全生命周期设计的概述
• 3.3 机床产品全生命周期多视图模型
• 3.3.1 机床产品全生命周期的三维域表达
• 3.3.2 建模工具研究
• 3.3.3 机床产品全生命周期中的约束
• 3.3.4 机床产品协同设计中的多视图集成
• 3.3.5 组织视图
• 3.3.6 资源视图
• 3.3.7 功能视图
• 3.3.8 过程视图
• 3.3.9 产品视图
• 3.4 产品信息模型中的信息传输与共享机制研究
• 3.4.1 实现数据传输和信息共享的原因
• 3.4.2 基于STEP与XML的产品信息共享
• 3.4.3 STEP到XML的映射
• 3.4.4 ASP＋XML的数据存取与文件样式转换
• 3.5 小结
• 第四章 基于KBE的协同数字化设计
• 4.1 引言
• 4.2 KBE的基础知识
• 4.2.1 知识工程
• 4.2.2 KBE的基本概念
• 4.2.3 KBE技术的结构层次
• 4.2.4 KBE与CAX的比较
• 4.2.5 KBE常用方法
• 4.3 基于知识重用的设计
• 4.3.1 软件重用
• 4.3.2 知识重用
• 4.4 基于KBE的机床产品数字化设计
• 4.4.1 基于KBE的数字化设计内容及设计功能
• 4.4.2 数字化产品建模的过程
• 4.4.3 知识粒度与知识链
• 4.4.4 机床产品编码
• 4.4.5 KBE与CAX的融合
• 4.4.6 基于知识复用的组件设计
• 4.4.7 数字化主轴组件开发实例
• 4.5 基于KBE的机床产品协同数字化设计支撑工具
• 4.5.1 协同推理工具
• 4.5.2 模糊综合评价工具
• 4.5.3 KBE在协同设计中的应用
• 4.6 小结
• 第五章 协同设计过程管理方法的研究
• 5.1 引言
• 5.2 机床产品协同设计过程管理方式
• 5.2.1 任务－资源型过程管理
• 5.2.2 机床产品协同管理功能模块
• 5.2.3 任务－资源型管理中的关键问题
• 5.3 基于任务的联盟组建
• 5.3.1 联盟组建目的
• 5.3.2 设计盟员选择的评价模型
• 5.3.3 设计盟员选择实例
• 5.4 任务规划
• 5.4.1 任务规划的内容
• 5.4.2 任务分解
• 5.4.3 资源共享类型分析
• 5.4.4 协同设计工作流程监控
• 5.4.5 任务协调
• 5.5 任务执行过程中的冲突管理
• 5.5.1 冲突的产生
• 5.5.2 分层约束网络
• 5.5.3 避免冲突的角色访问机制
• 5.5.4 冲突管理工具
• 5.5.5 冲突管理实例
• 5.6 小结
• 第六章 原型系统的应用实例
• 6.1 引言
• 6.2 面向机床产品协同数字化设计系统的实现
• 6.2.1 面向机床产品协同数字化设计系统的开发环境
• 6.2.2 面向机床产品协同数字化设计系统的主要功能
• 6.3 面向机床产品协同数字化设计系统的应用实例
• 6.3.1 用户登录注册
• 6.3.2 权限管理
• 6.3.3 客户需求
• 6.3.4 任务规划
• 6.3.5 协同CAD设计
• 6.3.6 任务监控
• 6.3.7 产品文档管理
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文内容总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文