国家自然科学基金重点资助项目成果简介——虚拟制造的理论与技术基础

由上海交通大学严隽琪教授承担的国家自然科学基金重点基金项目“虚拟制造的理论与技术基础(59889505)”,于2003年9月通过了由国家自然科学基金委员会工程与材料学部组织的专家评审验收。该项目取得了如下研究进展。 (1)围绕虚拟产品开发,首次提出了以产品定义数据、环境定义数据以及产品与环境的相互作用为三要素的“全息产品建模原理与方法”,建立了基于仿真的“三核心四层次”虚拟产品开发体系框架和产品性能优化设计的元模型方法。 (2)建立了以集成规划、系统建模和优化评价三个视图为特征的虚拟生产系统规划评价体系;形成了生产系统中较为完     

基于全息产品建模的虚拟加工

从虚拟产品的科学定义出发,发展一套全息产品建模的方法。全息产品建模不仅重视产品定义数据及其在各应用阶段的视图,还要考虑相应的应用环境定义数据,以及产品与环境的相互作用规律。全息产品模型的概念覆盖了产品全生命周期的需求,反映了产品模型动态的演化特性,主了使使用者能逼真地感知产品特性,甚至为驾驭产品特性提供了理论基础。本文还从虚拟加工的角度研究加工环境建模,以及环境与虚拟产品之间相作用机理,实现了基于     

基于全息建模原理的集装箱装卸桥虚拟样机的产品模型

以全息产品建模原理为主要理论依据，采用面向对象技术对产品的结构、机构和系统分别进行相应的建模特征描述和参数化分析，建立相应的集装箱装卸桥的产品定义数据模型，环境定义数据模型，分析产品定义数据和环境定义数据之间的相互作用。利用VB软件和ACCESS软件将作为输入的产品定义数据和环境定义数据和输出的目标响应数据之间的映射关系信息进行编程，制成集装箱装卸桥参数化计算系统。     

虚拟产品开发技术及其建模方法的研究

深入地探讨了虚拟产品开发技术相关的基本概念，从方法学的角度分析了虚拟产品开发技术建模特点，研究并提出了全息建模方法中的设计环境模型的概念和组成结构。通过设计环境模型的建立不但可以记录和监控开发过程，而且可以通过各领域的知识导出多视图应用模型，最后，用一个实例说明设计环境模型的建立。     

三维模型多量级协同方法研究

为提高Internet环境下基于三维模型的协同产品开发效率,提出了一种多量级协同方法.首先将三维模型转换成两种量级的轻量化模型,然后根据不同协同操作向协同者提供相应的轻量化模型.通过企业实际应用,证明该方法能显著提高基于三维模型的协同产品开发效率.     

协同开发环境中的产品定义模型

基于虚拟企业的思想，分布式环境下的协同产品开发系统迫切需要有一个合理的产品定义模型。本文介绍了协同产品开发环境中特征的定义、分类及关系，并在此基础上建立产品定义模型，为协同开发系统提供统一的产品数据，给出了该模型的总体结构和数据结构，介绍了该模型在 异地协同产品开发系统中的实际应用。     

虚拟产品开发环境下的产品创新设计

虚拟产品开发采用基于制造的仿真来优化产品和过程设计，为产品设计 和生产过程的优化提供了集成的建模和仿真环境，实现了一个的，共享的，网络化的，并行协作的产品开发环境，可以从根本上改变产品生命周期的传统串行模式。结合新型剑杆织机的开发，研究了基于虚拟产品开发的创新设计，包括集成开发环境建立，创新设计和制造仿真三部分，它提高了产品性能，可缩短新产品的开发周期，降低开发费用。     

基于ADAMS的夹紧机构优化设计

运用虚拟样机技术可大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期和降低开发费用，提高产品的性能，获得最优化和创新的设计产品。ADAMS是目前著名的虚拟样机分析软件，笔者应用ADAMS建立了夹紧机构的参数化模型，井对模型各设计变量进行设计研究，找出对机构性能影响较大的变量，最后对模型进行优化设计，确定模型的最佳结构。     

虚拟产品开发技术在汽车空调系统设计中的应用

虚拟产品开发是在计算机环境中通过数字化模型对未来产品的性能或制造、维护等进行预测和评价,从而 改变传统的产品开发模式。本文侧重从汽车空调系统的可装配性和性能仿真两方面论述虚拟产品开发技术的研 究与应用。实践证明是一条行之有效的产品开发方法。     

基于虚拟制造技术的产品设计方法研究

基于三维实体造型软件Pro/Engineer,介绍了虚拟制造技术在产品设计中的应用.进行了齿轮泵的三维实体建模、虚拟装配和完善以及干涉检验,利用这种方法能及早发现设计缺陷,降低产品开发成本,缩短设计周期,可提高产品的设计开发效率.     

支持产品全生命周期的产品数据框架研究

针对STEP标准中对产品全生命周期数据描述的不足，在对产品数据元模型以及基于元模型数据集成方法讨论的基础上，建立了产品构成模型和产品数据分类模型，在此基础上提出了支持产品全生命周期的产品数据框架，并通过一个具体的产品实例来验证此框架的可行性。     

产品全生命周期中面向客户服务的产品模型

将产品全生命周期划分为需求分析、概念设计、工程设计、加工制造、服务支持五个阶段,按照所划分的阶段,提出包括产品需求分析模型、概念模型、设计模型、制造模型和服务支持模型的体系框架,同时研究了各阶段模型之间的转换、集成、互操作方法。在此基础上,重点对产品生命周期中的产品服务支持阶段的模型进行了描述,提出了产品服务支持阶段的模型包括产品服务模型和客户信息模型,研究了从产品的其他阶段模型转化和构成产品服务模型的方法。     

产品服务化研究综述

产品服务化为提高制造企业的整体竞争力提供了新方法。文章介绍了产品、服务、产品服务化的概念,并对产品服务类型进行了划分,对产品服务化模式下的产品服务系统进行了阐述。通过对产品服务化应用案例的分析,指出了当前产品服务化的应用范围,总结了企业产品服务化的转型模式,为我国制造业的发展提供借鉴意义。     

基于产品系统的产品绿色度综合评价

为了成功地评价绿色产品,首先引入绿色度的概念作为评价产品绿色特性的综合指标,然后通过分析绿色产品及其寿命周期活动,建立了产品寿命周期评价模型－－产品系统,并在此基础上提出了基于产品系统的产品绿色度寿命周期评价方法。该方法利用信息封装技术,将技术、环境和经济信息封装于产品系统的各功能单元和过程中,有效地实现了产品的数据收集和动态描述,利用模糊聚类法,成功地实现了评价基准的选取,利用公理性设计实现了产品绿色度的影响评价,是一种操作性较强的寿命周期评价方法。     

支持全生命周期管理的产品建模方法

针对目前产品建模中的不足,提出一种按照产品生命周期不同阶段建立产品信息模型的方法。该方法完成了不同阶段视图模型的定义,借助IDEF1X方法,实现了产品生命周期中不同信息之间各种关联关系的表达,能够从全局角度对产品信息进行定义和管理,可有效支持产品生命周期管理(PLM)。     

基于产品语义学的老年人产品界面设计研究

现代社会中,老年人所使用的产品受到了更多人的关注,而作为连接老年人与用户之间信息交互的产品界面设计,近些年也成为许多学者研究的热点。本文阐述产品语义学的概念和设计思想,探讨产品形态语义在老年人产品界面设计中的应用,为老年人产品界面设计提供新的设计思想和手段,提高老年人产品界面的友好性。     

面向产品族设计的公共产品平台研究

基于公共产品平台的产品族设计是实现大批量定制的一种有效方式，我们从下述几个方面对公共产品平台的研究现状进行了分析和总结：平台开发和设计方法、平台评价方法以及平台在实践中的应用等。在此基础上分析了现有相关研究的不足或局限性，最后讨论了平台的发展趋势。     

PSM中产品配置模型的研究

在PSM中,基于模块化设计的产品模块设计配置过程,主要问题是如何建立多样化、个性化的用户需求与产品模块库中模块的映射,如何创建模块配置空间.文中对产品配置模型及产品配置过程进行了详细阐述,给出了产品配置模型及PSM系统模型,并给出了实例.     

基于产品族DNA的雷达产品形象识别设计

文中以雷达的产品形象识别设计为研究对象,通过分析产品形象识别和产品族DNA的含义、构成要素及两者间的相互关系,对产品族DNA在产品形象识别中的提取与应用进行深入研究.在此基础上以车载雷达、机载雷达2个不同的产品族为例进行了验证,为雷达的产品形象识别体系的构建提供参考.