基于本体的航天产品性能样机协同建模方法

针对目前性能样机的定量描述和建模理论与技术尚不成熟等问题,根据系统工程综合集成方法和性能样机的性能验证过程,对性能样机功能的划分和设计流程进行了分析。在对性能样机协同设计仿真业务进行需求分析的基础上,结合本体建模方法提出一种基于本体元模型的性能样机协同概念建模方法。以某超声速飞行器协同建模为例,给出性能样机协同概念建模案例,并采用Protégé工具构建了性能样机的本体元模型库,较好地解决了多学科产品模型的输出缺失和信息冗余问题,可以显式地表达领域知识并促进不同领域之间概念的语义一致性。     

复杂电子装备结构数字化样机探索与实践

针对复杂电子装备研发的多品种、少批量、更新换代快、多学科耦合等特点,结合多年的工程探索实践,提出了复杂电子装备结构数字化样机实施模式,剖析了结构数字化样机技术原理,建立了结构数字化样机标准体系架构,规范了基于全三维的全流程协同设计和协同仿真流程,建立了基于模型的系统工程(MBSE)思想的结构数字化样机集成平台.目前,结构数字化样机技术已在多型雷达的研制过程中得到应用,并发挥了重要作用.     

基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术

数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数字孪生的研究进展,从全生命周期的视角探讨了产品、生产及其性能数字孪生模型的信息表达、集成与数据交互问题,给出了数字孪生的演变过程模型;在分析产品数字孪生多阶段建模过程的基础上,设计了一个产品数字孪生多学科协同设计建模参考架构,提出了机电一体化的多学科协同设计与虚拟工程方法和产品数字孪生多学科协同设计关键技术,通过优化仿真和虚拟调试构建了复杂机械产品的数字孪生模型,解决了产品全生命周期中机械、电气和自动化等多学科系统的信息物理融合问题。通过案例验证了所提数字孪生多学科建模理论及其优化方法的可行性。     

复杂产品多学科虚拟样机元建模框架

为实现复杂产品虚拟样机中各类多学科异构模型的有效重用和集成,以制造领域广泛存在的复杂产品为对象,讨论了复杂产品虚拟样机的多学科特点及其对传统建模仿真理论带来的挑战;结合元对象机制和面向组件的建模思想,提出了一种新的面向复杂产品多学科虚拟样机的元建模框架,并对框架中各抽象层次模型规范(元元模型、元模型和系统高层模型)进行了形式化定义和语义讨论.在起落架多学科虚拟样机应用实例中,基于元建模框架中的系统高层模型进行了产品的统一建模描述,实现了复杂产品中多学科异构模型的更高层次抽象和集成重用,验证了元建模框架的有效性.     

复杂产品虚拟样机本体元数据建模方法与应用

为了构建复杂产品虚拟样机统一模型,更好实现信息交换、共享、互操作及模型重用,结合元建模理论和本体,提出一种基于本体元数据模型的虚拟样机信息建模方法。根据产品本体元数据概念模型,并结合虚拟样机过程、产品、资源、知识在本体元数据模型中语义关联关系,构建虚拟样机本体元模型。最后以虚拟样机元数据模型EXPRESS描述,说明了该方法具体应用过程。     

复杂产品协同制造支撑环境技术的研究

简要描述了复杂产品协同制造支撑平台的系统组成、系统集成技术及其主要技术特点。重点介绍了目前自行开发成功并初步应用的多学科复杂产品虚拟样机工程支撑平台及其关键部件。该平台的新技术包括：①基于多约束条件下项目进度管理与优化为核心的项目管理技术，支持复杂产品虚拟样机工程全生命周期的管理与开发；②基于HLA／XML／Web中间件技术的多学科领域CAx／DFx工具集成方案；③符合OMG／MDA体系结构、面向组件技术、面向多学科领域的复杂产品虚拟样机高层建模语言；④基于组件技术、元模型技术、状态机理论的多学科虚拟样机协同建模与协同仿真；⑤基于HLA／VR／GIS的2D／3D可视化；⑥基于PDM技术、XML规范，面向服务的模型库管理系统；⑦基于仿真组件模型的虚拟样机仿真模型快速组装。     

基于XML和过程本体的多学科设计优化过程集成与资源共享

为解决复杂产品多学科设计优化的过程集成和不同学科设计资源的共享问题,提出了基于可扩展标记语言和过程本体的设计过程描述元模型;给出了过程集成交互的语义映射规则及映射的具体过程,构建了基于可扩展标记语言的过程定义语言核心元素的描述规则,实现多学科设计优化设计过程及资源的信息共享与交互;最后,设计开发了支持燃气舵多学科设计优化的过程集成和资源共享平台,通过实例验证了该方法的有效性。     

基于组件元的机电产品多领域集成方法研究

以产品元件模型为载体,以不同的功能需求为线索,研究了不同领域产品信息的表达,提出了组件元的概念.采用组合建模法的恩想,提出并构建了基于组件元的机电产品多领域集成仿真平台,该平台中不同领域的工程技术和知识通过XML进行信息交换并封装起来,以提高虚拟样机技术中的不同领域设计人员的协同并行设计效率.     

多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究

针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括：①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。     

面向多学科优化的柴油机本体建模与应用

为解决柴油机产品多学科设计优化过程中的信息模型语义简单、信息无法继承与共享等问题,提出了面向多学科优化过程的柴油机本体模型建模方法。设计了柴油机本体和多学科设计优化本体的顶层结构模型,对建模对象的语义关系进行了分析,针对该模型的多域大结构特点,提出基于Tableau的一致性检查算法。为实现从企业产品数据库到所提模型之间的映射,提出基于语义对准的数据库与该模型的交互技术,实现了基于本体技术的产品数据库中信息集成与语义化操作。设计了柴油机产品多学科设计优化平台的体系结构,开发了原型系统平台,并在该平台上完成了语义检索和语义驱动的多学科优化应用实例,验证了所提技术与方法的有效性和可行性。