并行设计系统的若干关键技术问题研究及其原型实现

摘要

本文在深入分析现代产品设计发展趋势及并行设计的理论和方法最新研究进展的基础上，结合课题“面向加工和装配的设计系统”的要求，对并行设计中的若干关键技术问题，开发了集成的并行设计系统原型。　　首先，分析和比较了传统设计与并行设计中产品模型的特点，提出了并行设计中同时考虑设计对象并行与设计过程并行的思想；在阐述两种典型产品模型表示方法，分析其片面性的基础上，引入了广义工程语义特征的概念，表达了产品设计模型的状态，提出了一种集成的产品模型表示方法；基于Pro/E软件平台，建立了产品广义信息模型建模系统。　　其次，分析了不同产品模型之间的关系及其数据交换方法，提出了一种新的自动特征识别方法；以截面复杂的回转体特征为例，着重表述了基于基面的特征识别算法；结合Pro/E软件中的特征结构树，论述了面向Pro/E的特征信息三级提取策略与广义特征信息模型重构原则。　　再次，研究了产品设计准则类知识的组成、分类和特点，采用了知识分类编码的组织策略；结合产品的特征表达和知识的一般表达方法，并依照提高推理效率的要求，提出了一种集成的知识表达方法；针对生产资源类知识的特点，采用了面向对象的表达方法；以面向检测知识的表达为例，阐述了上述的知识组织与表达方法。　　接着，采用了基于实例的推理与基于规则的推理相结合的混合机制，构建了智能DFX系统；对推理策略以及推理实现的流程进行了阐述，并提出了更合理的三维搜索模型。　　然后，提出了基于Pro/E软件的、能与广义优化模块友好集成的参数化设计方法；研究了产品广义优化模型和参数化模型的关系协调、变量映射构建、几何约束处理以及自动再生算法，建立了产品参数化自动再生模块原型。　　最后，介绍了成熟的PDM技术与PDM系统中主要的功能模块；通过封装与集成手段，将自主开发的、实用的PDM系统与多个设计工具集成，构建了一个并行设计系统原型。

目录

文摘

英文文摘

第1章并行设计研究综述

1.1现代产品设计方法及理论的发展趋势

1.1.1传统的串行设计

1.1.2企业内部信息集成

1.1.3并行工程

1.1.4基于知识的并行设计

1.2并行设计理论与方法的相关研究现状

1.2.1并行设计的概念

1.2.2并行工程理论的发展

1.2.3并行设计及其关键技术的发展趋势

1.3当前并行设计研究中存在的问题

1.4本文的研究内容

第2章并行设计中的产品建模技术

2.1传统设计与并行设计产品模型的比较

2.1.1传统设计中的产品模型

2.1.2并行设计中的产品模型

2.2典型的产品模型表达方法

2.2.1产品模型的多侧面表达方法

2.2.2动态产品模型的多视图表达法

2.3集成的产品模型表示方法

2.3.1基于广义工程语义特征的产品信息模型

2.3.2并行设计过程模型

2.3.3产品设计模型状态的表达

2.3.4集成的产品模型表示

2.4并行设计中的产品广义信息模型建模系统

2.5本章小结

第3章特征识别与模型重构

3.1产品模型的数据共享与数据交换

3.1.1产品模型之间的关系

3.1.2产品数据共享与数据交换的方法

3.2基于基面的特征识别方法

3.2.1分类识别

3.2.2复杂截面回转体的特征识别与转换算法

3.3产品广义特征信息模型重构技术

3.3.1基于Pro/E软件的产品信息提取与模型重构

3.3.2产品广义特征信息模型重构原则

3.3.3产品广义特征信息模型重构实现

3.3.4产品广义特征信息模型重构实例

3.4本章小结

第4章DFX知识组织与表示方法

4.1 DFX准则类知识组织与表示

4.1.1 DFX准则类知识的特点

4.1.2 DFX准则类知识的分类和组织

4.1.3零件设计准则知识的编码

4.1.4集成化的知识表示方法

4.2生产资源类信息模型组织与表示

4.2.1生产资源的特点

4.2.2生产资源的分类

4.2.3生产资源类知识的构造方法

4.2.4生产资源类信息模型表示实例

4.3面向检测知识的表达

4.3.1可检测性的概念

4.3.2可检测性知识的表达

4.4本章小结

第5章智能DFX系统的推理机制

5.1智能DFX系统的框架

5.2智能DFX系统的推理机

5.2.1智能DFX推理机的功能分析

5.2.2智能DFX推理机的性能要求

5.2.3推理机制

5.3推理实例

5.3.1 DFX分析与评价推理的实例

5.3.2基于实例的推理实例

5.4本章小结

第6章面向广义优化的参数化设计方法

6.1参数化设计方法概述

6.2集成的产品参数化建模

6.2.1并行设计与广义优化的关系

6.2.2集成的产品参数化设计流程

6.2.3两个产品参数化建模子系统之间的协调

6.2.4多层次的产品参数模型

6.2.5产品参数化模型中变量之间的关系

6.3产品模型自动再生方法的实现

6.3.1产品模型的自动再生过程

6.3.2拓扑变动检查

6.3.3模型分析

6.4本章小结

第7章基于PDM的并行设计系统

7.1并行设计系统框架

7.2 PDM系统的功能模块

7.2.1 PDM系统功能模块之间的关系

7.2.2电子仓库与文档管理

7.2.3产品结构管理

7.2.4零件分类管理

7.2.5工作流管理

7.2.6用户管理

7.2.7资源管理

7.2.8工具封装与集成

7.3本章小结

第8章全文总结及工作展望

8.1全文内容总结

8.2进一步的研究工作

参考文献

附录

附录A专用名词与英文缩写词对应表

附录B并行设计系统的用户界面

附录C软件系统的外部接口

附录D软件系统的内部接口

附录D.1 DFX模块与Pro/E软件的接口

附录D.2 DFX模块与智能DFX推理机的接口

附录D.3 DFX准则知识库与智能DFX推理机的接口

附录D.4企业生产资源管理库与智能DFX推理机的接口

附录D.5设计工具与PDM系统的接口

攻读博士学位期间发表论文

致谢