本文關鍵詞：基于多設計資源聚合方式的復雜產(chǎn)品集成設計服務平臺關鍵技術研究

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【摘要】：為了解決復雜產(chǎn)品設計過程中資源共享率低、可擴展性差、智能化水平低和設計對象局限性大等問題，本論文提出了面向知識類設計資源的模塊化聚合和面向?qū)嶓w類設計資源的單元化聚合這兩種設計資源聚合方式，實現(xiàn)了各類設計資源的合理聚合和高效重用，以導彈產(chǎn)品為應用背景設計了基于多設計資源聚合方式的導彈產(chǎn)品集成設計服務平臺(MIDSP-MAMDR)的體系架構(gòu)，并對平臺實現(xiàn)的關鍵技術進行了研究。 首先，從資源虛擬化的角度出發(fā)，對導彈產(chǎn)品分布式集成設計環(huán)境下的設計資源類型、設計資源、設計能力和設計能力系數(shù)等概念進行了定義和建模。從設計活動和設計行為的角度，提出了由靜態(tài)能力屬性、專業(yè)能力屬性和動態(tài)能力屬性構(gòu)成的通用設計能力模型。針對設計能力模型中的動態(tài)能力屬性，提出了基于設計能力系數(shù)(DAC)的動態(tài)能力屬性評估方法。該方法可以根據(jù)設計人員參與同類設計任務次數(shù)的變更動態(tài)更新動態(tài)能力屬性值，為實體類設計資源的聚合和合理分配提供設計能力量化依據(jù)。此外，詳述了設計資源的虛擬化接入方式和調(diào)用方式，為設計資源的組織、聚合和調(diào)度提供了設計資源虛擬化方法支撐。 其次，對設計資源聚合進行了詳細的分析，給出了設計資源聚合體等概念的定義，并且推導和證明了資源聚合體的可拆分性和可組合性，建立了設計資源聚合的理論基礎。為了實現(xiàn)設計資源的大范圍共享、設計知識的合理重用和設計資源的設計能力高效率利用，本文提出了兩種設計資源聚合方法。第一種，面向知識類設計資源的模塊化聚合方法，通過基于WCF（Windows Communication Foundation）的服務化封裝方式對知識類設計資源進行模型化封裝，并根據(jù)功能需求對知識類設計資源模型進行輸入輸出關聯(lián)、接口通訊和文件交互來構(gòu)建模塊化的設計模塊。第二種，面向?qū)嶓w類設計資源的單元化聚合方法，通過建立面向各類設計活動的分布式虛擬設計單元（VDU）對具有不同設計能力的設計人員、計算設備、仿真設備和軟硬件等實體類設計資源進行合理的單元化聚合，然后利用設計任務調(diào)度算法將各類復雜人機交互設計任務合理的分配給各個VDU，從而最大程度發(fā)揮實體類設計資源的設計能力。兩種設計資源聚合方法為導彈產(chǎn)品設計過程中的設計任務分配與調(diào)度提供了多種任務執(zhí)行主體選擇方案。 第三，對設計流程的關鍵要素進行了詳細的分析和定義，，推導和證明了設計流程的可拆分性和可組合性。為了滿足導彈產(chǎn)品的多樣化設計需求和適應設計資源的多種聚合方式，本文提出了面向多任務執(zhí)行方式的導彈產(chǎn)品設計流程本體模型。該模型以導彈產(chǎn)品設計流程應具備可組合性和可拆分性為建模原則，對設計流程中的設計對象、設計子流程成員、子流程成員關聯(lián)關系、設計任務、流程輸入、流程輸出和流程控制命令等進行了描述。在設計流程本體模型的基礎上，給出了基于Xml的設計流程制定過程，并闡述了導彈產(chǎn)品設計過程中的設計流程協(xié)同與管理框架。為了實現(xiàn)復雜人機交互設計任務的合理調(diào)度，提出了基于蟻群算法（ACO）和遺傳算法（GA）的混合設計任務調(diào)度方法，滿足了多任務/多執(zhí)行單元調(diào)度問題的低成本、高效率的調(diào)度需求，并通過設計任務調(diào)度實例證明了該方法的可行性。 第四，從導彈產(chǎn)品全生命周期的角度出發(fā)，對導彈產(chǎn)品的設計過程進行了詳細的分析，總結(jié)了導彈產(chǎn)品的典型協(xié)同設計模式和導彈總體集成設計模式。以設計資源的大范圍共享、合理聚合和高效重用為目的，提出了基于多設計資源聚合方式的導彈集成設計服務平臺體系架構(gòu)，為后續(xù)的設計資源共享、聚合、重用和調(diào)度提供了架構(gòu)支持。結(jié)合典型導彈產(chǎn)品的多層次、多粒度的設計數(shù)據(jù)集成需求，設計了面向?qū)棶a(chǎn)品的集成設計數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫，為實現(xiàn)導彈產(chǎn)品概念設計過程、詳細設計過程和仿真驗證過程提供了數(shù)據(jù)支持。 最后，為了驗證MIDSP-MAMDR的可行性，本文搭建了一個原型系統(tǒng)，驗證了相關的系統(tǒng)架構(gòu)、導彈產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型、設計資源虛擬化、設計資源聚合方法、設計流程模型、設計任務調(diào)度方法和設計過程信息可視化方案等關鍵技術的可行性。通過搭建的原型系統(tǒng)功能展示，初步驗證了MIDSP-MAMDR架構(gòu)的可行性。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP311.52

【參考文獻】

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本文編號：1254940