基于廣義約束協(xié)調(diào)模型的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一種復(fù)雜的創(chuàng)造性活動(dòng)，隨著產(chǎn)品復(fù)雜度的提高，使得其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程成為不僅考慮制造、裝配全生命周期的并行設(shè)計(jì)過(guò)程，而且成為機(jī)械、控制、動(dòng)力學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的一體化協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法由于缺少部門、學(xué)科之間的溝通交流，僅憑借零散局部的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試湊，常常會(huì)在產(chǎn)品生命周期的下游階段出現(xiàn)一些難以解決的問(wèn)題，導(dǎo)致大規(guī)模的返工，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期難以保證?？朔鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷的一個(gè)最有效的方法就是使開(kāi)發(fā)者從一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品全生命周期中包括質(zhì)量、

2、成本、進(jìn)度、用戶需求等所有信息，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的各種約束條件進(jìn)行分析，防止由于設(shè)計(jì)失誤而導(dǎo)致的大規(guī)模返工，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程的順利進(jìn)行。
　　 本文對(duì)產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)中的約束協(xié)調(diào)問(wèn)題、沖突檢測(cè)算法以及大系統(tǒng)的化解問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，取得了以下主要成果：
　　 提出了產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)中的一種基于廣義約束網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)模型，用以描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程中的所有約束條件以及設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性信息。廣義約束協(xié)調(diào)模型中不僅包含了代數(shù)約束條件，而且還

3、包含了微分方程形式的約束條件，使得設(shè)計(jì)者可以考慮來(lái)自仿真等環(huán)節(jié)的時(shí)變約束，同時(shí)還包含了離散向量形式的約束。廣義的內(nèi)涵主要是針對(duì)協(xié)調(diào)模型中眾多的約束條件而言。廣義約束協(xié)調(diào)模型的意義在于，提供一種手段使得設(shè)計(jì)人員不僅能夠考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身的要求，而且能夠考慮仿真、制造等過(guò)程的要求，甚至可以考慮產(chǎn)品全生命周期中不確定性因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)潛在的設(shè)計(jì)沖突進(jìn)行監(jiān)控。
　　 給出了求解廣義約束協(xié)調(diào)模型的廣義一致性解空

4、間監(jiān)控算法。本文針對(duì)廣義約束協(xié)調(diào)模型，結(jié)合各類約束條件的轉(zhuǎn)化算法，推導(dǎo)出求解該協(xié)調(diào)模型的廣義一致性解空間監(jiān)控算法，通過(guò)求解轉(zhuǎn)化后的一致性區(qū)間來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)沖突的目的。利用該算法，可以求解廣義約束協(xié)調(diào)模型中的各類形式約束網(wǎng)絡(luò)的一致性區(qū)間，在設(shè)計(jì)早期就能夠預(yù)測(cè)潛在沖突，不斷監(jiān)控工程更改對(duì)設(shè)計(jì)解空間造成的影響，避免出現(xiàn)大規(guī)模的返工。
　　 采用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣方法對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模型進(jìn)行分解。廣義約束協(xié)調(diào)模型盡可能的包括了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中所有的

5、約束，理論上該模型充分考慮了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有問(wèn)題，有利于設(shè)計(jì)人員考慮更多的約束條件，但在實(shí)際的操作過(guò)程中卻由于模型過(guò)于龐大，導(dǎo)致建模、計(jì)算的困難。因此，本文采用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的方法對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行分解，獲得規(guī)模較小耦合緊密的組合，建立其子系統(tǒng)的約束協(xié)調(diào)模型，再利用一致性區(qū)間算法對(duì)子系統(tǒng)模型進(jìn)行一致性求解以獲得產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)的一致性區(qū)間。
　　 最后，根據(jù)協(xié)調(diào)理論和廣義約束協(xié)調(diào)模型，結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了“并行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)系統(tǒng)”