虚拟人维修动作混合驱动技术研究

针对现有虚拟维修系统中维修指令人机工效评估效率低下、准确度不高,不能满足复杂装备维修性并行设计的需求,研究了基于全局可接近性锥GAC的维修工具最优匹配方法、基于遗传算法的虚拟人运动精度优化控制技术、基于功能约束的精细维修动作建模技术和基于实时捕捉数据与模型混合驱动的虚拟人运动控制机制。开发了虚拟人维修系统,验证了方法的有效性。     

数字孪生驱动的航空发动机装配技术

为了实现物理状态与虚拟模型的交互与共融,研究了数字孪生驱动的航空发动机装配技术,论述了其构成、功能、流程,详细分析了装配流程控制、零件选配、装配操作引导、装配间隙控制、装配技术状态控制和装试数据关联分析关键技术实例验证(第3节)。所研究的技术不仅有助于提高航空发动机装配过程和技术状态管控的智能性、主动性、预测性,还能促进基于实物状态的决策和优化,提高装配的效率和规范性,提高一次装配成功率和质量性能的一致性,从而为数字孪生驱动的航空发动机装配技术研究和系统开发提供理论依据与技术参考。     

[数字孪生驱动的智能制造]数字孪生驱动的航空发动机装配技术

为了实现物理状态与虚拟模型的交互与共融,研究了数字孪生驱动的航空发动机装配技术,论述了其构成、功能、流程,详细分析了装配流程控制、零件选配、装配操作引导、装配间隙控制、装配技术状态控制和装试数据关联分析关键技术实例验证（第3节）。所研究的技术不仅有助于提高航空发动机装配过程和技术状态管控的智能性、主动性、预测性,还能促进基于实物状态的决策和优化,提高装配的效率和规范性,提高一次装配成功率和质量性能的一致性,从而为数字孪生驱动的航空发动机装配技术研究和系统开发提供理论依据与技术参考。     

基于流程驱动的领域知识主动推送研究

针对需要的员工主动推送合适的知识可以提高企业员工获取知识的效率,促进企业知识应用与创新.从知识属性、流程、领域三个维度对企业知识进行了描述;在此基础上构建了面向流程的领域知识主动推送架构,提出了流程驱动的领域知识主动推送方式.根据知识推送系统的架构分析了员工、领域,知识、流程、子流程的概念及其数据结构,探讨了推送知识的匹配方法.以注塑机企业的知识推送平台为例,实现了基于流程驱动的领域知识主动推送系统.     

面向产品设计的知识主动推送研究

分析了基于知识的产品设计,针对现有系统不能主动将知识在适当的时候传递到适当设计人员的缺点,提出了一种基于知识管理的、以工作流驱动的、产品设计的知识主动推送体系结构,分析了其主要层次结构及知识的组织和管理,提出了以工作流驱动的知识主动推送方式.建立了知识主动推送的控制模型,根据知识主动匹配算法分析了设计任务、设计子任务、设计人员、设计知识及其数据结构;将基于语境框架的文本相似度计算延伸到设计领域,提出了基于设计对象的文本相似度计算方法;通过相似度计算对设计人员匹配适当的知识,开发了知识管理和工作流的集成原型系统,并以电涡流缓速器设计为例实现了知识的主动推送.     

面向产品创新设计的个性化知识推送研究

为了有效辅助设计者进行产品创新设计,实现知识共享与重用,提出一种基于用户模型,面向产品创新设计的个性化知识推送模型,在该模型中知识推送机制为:首先由设计任务促发知识推送规则,为其匹配设计知识,生成预推送知识集,知识推送规则为利用粗糙集理论从使用日志中进行抽取;然后利用本体技术构建用户模型,获取用户知识需求,对预推送知识集进行过滤和排序,实现满足设计任务和设计者知识需求的个性化知识推送。以重载铁路扣件改进为示例,表明了该模型的有效性。     

资源组件驱动的装配工具匹配推理方法

针对复杂产品装配工序多样、工序间装配约束复杂、虚拟装配过程中工具资源的表示与推送困难问题,提出了资源组件驱动的装配工具匹配推理方法.首先,搭建了包括装配工具资源组件驱动模块、资源组件本体构建模块、资源组件运行与求解模块的资源组件驱动的装配工具匹配推理框架;然后,构建了装配工具的资源组件本体,给出了基于资源组件的装配工具匹配推送机制,并重点设计了资源组件驱动的装配工具类型与尺寸的按需匹配推理方法;最后,依托复杂产品装配资源推送服务平台验证了所提方法的有效性.解决了装配工具资源人工调整响应速度慢、装配效率低的问题.     

基于知识推送的设计辅助系统

针对由于当前知识推送系统缺乏与设计工具的集成,在设计过程中设计师需要频繁在设计工具和知识推送系统间切换的问题,提出基于知识推送的设计辅助系统功能架构、技术架构和基于设计流程设计知识关联与推送方法。通过知识聚集将多种异构数据库中的设计知识按照面向业务活动的领域进行重新组织,建立设计流程、活动与设计知识的多对多映射,通过知识管理系统与CATIA的集成实现将设计知识按需推送到CATIA中供设计者使用。最后,以某零件设计为例进行了验证。     

基于模块化产品平台的技术对象重用建模技术研究

为了应对模块化产品平台对企业资源重用提出的新需求,以技术对象为核心,提出了基于模块化产品平台的技术对象重用建模框架,从重用深度、重用广度和重用方式三个维度阐述了适合企业实施的技术对象重用机制。在所构建的重用过程模型的基础上,分别从重用广度-重用深度和重用深度-重用方式两个角度,对需求映射技术及匹配评价技术两个重用的关键技术展开论述,给出重用策略。结合某汽轮机制造企业的实际,以配置设计为例,阐述了基于生命序列图的配置设计重用场景。实践表明,该方法改善了技术对象的重用率,提高了企业人员的工作效率。     

面向复杂产品的可重构虚拟样机技术研究

针对复杂产品基于已有知识实现快速设计问题,对产品设计、分析仿真和协同优化过程中模型和知识的重用进行了深入分析,提出了支持新产品开发的可重构虚拟样机构建方法.通过对复杂产品虚拟样机技术分析,研究了可重构虚拟样机的构建过程和建模方法,建立了可重构虚拟样机的基本类图、活动图和映射关系图;在新产品设计过程中参数驱动可重构虚拟样机模型,实现新产品的快速设计和分析及优化.最后,以锤式破碎机主轴为例,实现了可重构虚拟样机的应用,证明了该技术对复杂产品的快速设计具有重要意义.     

航空产品设计知识的表示与重用技术研究

飞机结构设计需要大量借鉴以往机型的设计方案。对设计知识的合理组织和重用是提高飞机结构设计效率的有效保障。研究了航空产品设计知识表示与重用技术，提出了一种基于实例的设计知识重用方法。通过对零件几何和非几何特征的组织构造实例的表示模型，采用基于相似度的实例检索算法，通过实例的检索获得符合设计制造要求的最佳匹配实例，并以某机型机翼长桁为例进行验证。     

虚拟现实环境中包含虚拟人的全要素装配操作仿真

鉴于目前的虚拟装配仿真方法侧重于产品本身的装配关系建立,包含装配工具的装配过程空间干涉分析,而对包含装配操作者在内的全部要素的综合影响考虑较少,基于15刚体虚拟人运动学模型建立包含人、工具、产品和环境在内的完整装配仿真环境,提出真实人体驱动下的虚拟人交互装配操作实现方法,包括虚拟人对虚拟手的操作、虚拟手对工具或产品的操作、产品在装配过程的装配关系形成等,以支持包含完整装配要素的虚拟装配仿真。基于这些方法开发了虚拟装配仿真原型系统,并以一个立式车床的多功能动力头的交互装配操作验证了所提的实现方法和处理逻辑。     

针对知识推送的因果分析方法研究

因果分析是技术创新过程中一种确定问题产生根源的方法,针对当前产品研发人员主要依靠个人经验和知识进行因果分析的现状,提出了一种基于知识推送的因果分析方法.首先,分析了因果分析过程中的知识需求及知识的表述方式.其次,提出了需求驱动的知识推送流程,并确定知识推送过程中知识匹配的方法.然后,基于知识推送方法和因果分析过程的研究,提出基于知识推送的因果分析流程.最后,以除雾器叶片堵塞为例,在知识主动推送服务的基础上完成因果分析,验证了分析方法的合理性和可行性.     

基于知识关联的产品知识聚类集成模型研究

针对当前通用设计与专业设计、设计能力与设计经验、设计与生产之间存在的壁垒,提出了基于功能设计和基于案例设计的知识推送方案并搭建了基于语义知识共现技术与反馈网络的产品模糊知识聚类集成模型。借助知识共现技术与知识功能语义检索技术,构建了产品代码及标准匹配知识模块和产品功能语义关联模块,利用粗糙集理论,提出产品类别关联方法和网络。构建了产品聚类及权重调整模块,以调整关联度的方式利用用户反馈对知识关联模型进行优化。通过实例对该模型的检索流程和效果进行了分析与验证。     

CAD平台下基于免疫过程的知识主动推送模型

为实现航空产品可制造性设计中工艺知识的主动推送,根据知识主动推送和机体免疫过程的相似性,构建了CAD平台下基于免疫过程的工艺知识主动推送模型,阐述了模型中各个子模块的特点、功能和实现方法.对传统免疫算法中抗原识别、浓度、亲和力等概念进行重新定义,提出能够实现工艺知识与需求自主匹配的KM-IRA算法.以某航空产品可制造性设计为例,实现了主动推送模型的应用,并验证了KM-IRA算法的可行性和有效性.     

面向连铸设备维护维修和大修的知识模型

讨论了钢铁连铸设备生命周期内维护、维修与大修业务的特点和业内知识管理现状,在分析利用本体技术构建维护、维修和大修知识模型的意义之后,提出基于元本体、领域本体和应用本体三层结构用Web本体语言构建维护、维修和大修知识模型的思路:将元本体简单、合理的逻辑结构作为知识模型中抽象的顶层概念,来较优地体现事物之间具有的一般规律;在元本体之上结合维护、维修和大修领域知识结构构建领域本体;面向某钢铁企业连铸设备的维护、维修和大修业务,构建了设备结构、设备状态、设备故障和维护、维修和大修业务流程等相关知识模型.讨论了基于维护、维修和大修知识模型的可配置流程实例,以促进维护、维修和大修行业知识的共享与重用.     

DELMIA人机工程在飞机虚拟维修中的应用

本文以目前航空部门普遍采用的DELMIA软件为平台,介绍了虚拟维修技术在飞机维修性设计中的作用,阐述了基于DELMIA软件的交互式虚拟维修流程,以及其中的虚拟场景构建、维修仿真过程和维修性分析、评价技术.     

基于全三维设计的航空紧固件辅助设计系统

MBD模型已成为全三维设计、制造、装配、检验的数据基础。占飞机整体零件数量半数以上的紧固件,传统手工查阅完成紧固件选型的工作方式效率低、错误率高。紧固件种类繁多、造型复杂,传统的MBD三维模型表达方式在加大建模工作量的同时,也使得装配信息冗杂不直观。针对飞机全三维设计过程中,紧固件装配设计重复率高、效率低、准确率低的特点,建立基于全三维设计的航空紧固件智能设计系统。该系统以基于知识的紧固件动态数据库为基础,建立规范化的航空紧固件选用流程,采用紧固件3D点线表达结构化管理,实现航空紧固件的智能化设计,提高飞机的设计效率、装配效率。     

面向机械零件关联知识推送方法的设计与实现

为了提高机械产品设计过程中零件类知识的获取效率,充分利用和挖掘零件设计知识的价值,采用以零件知识为核心的新型知识服务理念,提出了一种以设计任务为驱动的关联知识推送方法,实现关联知识的主动推送。首先,阐述了关联知识的概念,通过对产品设计过程中基于任务的知识需求分析,构建了关联知识推送体系框架;然后,分析了关联知识推送的应用技术,研究了关联知识推送的实现机理,采用相似度匹配算法,实现了相似的关联知识的匹配;最后,通过实例应用验证了关联知识推送方法的可行性和可靠性。     

面向航天产品的全三维产品KBE设计制造模式研究

全三维环境下知识工程的深入发展是设计制造领域智能化的重要研究内容。本文将基于模型定义技术(MBD)与知识驱动技术(KBE)相结合,按照航天产品设计标准,以统一的数字化设计制造数据规范建立知识驱动的产品设计制造平台,以MBD模型整合装备制造业产品设计和工装设计领域的三维设计模型、设计标准手册和设计经验,为航天产品生产提供知识积累、共享、重用的应用环境,使知识围绕产品设计过程成为可配置、可重用的资源。