● 摘要
大型飞机设计是一个复杂的系统工程,其设计过程一般包括:概念设计,总体设计,初步设计,详细设计等环节。由于其零部件多、系统繁杂,对于设计人员来说,如何实现信息的复用,缩短设计周期,降低设计费用显得尤为重要。另一方面,现今的PLM/CAD系统主要面向实体设计与详细设计环节,对概念设计,特别是具有模糊信息的概念设计支持不足。这一情况导致了产品在设计信息流:用户需求功能需求——设计参数——关键技术——失效分析——优化设计——几何建模等过程的不连续性。 针对以上问题,本文依托国家863 重点项目—大型飞机i-Plane 研制关键技术,对飞机协同研制过程中飞机结构件的设计信息流的知识工程应用进行了研究和实现。论文主要工作包括: (1) 概念设计的研究与设计工具的融合研究如何有效的选取和利用概念设计环节各设计工具,以实现产品从用户需求——功能需求——设计参数——关键技术的无缝连接;并结合模糊理论,分析概念模型,为设计人员提供决策依据。本课题选取了质量功能配置、公理化设计、模糊理论、失效模式与影响分析等设计工具,并结合层次划分算法来实现产品模糊概念设计信息流的决策性、连续性与一致性。 (2) 基于 CATIA v5 的大型飞机结构件的概念设计通用知识工程模块构建根据上述概念设计工具融合以及数据结构的构建的思想框架,结合CATIA v5 环境,构建了基于VBA 编程、MS Access 数据库的大型飞机结构件的概念设计通用知识工程模块,有效地指引飞机设计人员一步步走完结构件产品的概念设计环节,实现知识信息的系统性记录与复用。 (3) 基于大型飞机 i-Plane 平台的设计制造管理模块构建将(2)中所搭建的模糊化结构件的概念设计通用知识工程模块与大型飞机i-Plane 平台结合,构建产品设计制造管理模块,该模块主要包括了三个子模块:产品设计数据管理模块,工艺管理模块,制造管理模块。该模块为整个i-Plane 系统及其子模块提供一个物料清单BOM 数据信息及CATIA 模型信息共享的平台,方便不同任务模块的用户实现数据信息的上传和下载。从而进一步实现大型飞机产品结构件从概念设计、实体设计、详细设计、BOM 管理的连续流程。 (4) 大型飞机 y-bolt 结构件的知识工程应用实例分析结合前述的基于大型飞机i-Plane 平台的结构件模糊化知识工程系统,以大型飞机水平尾翼y-bolt 结构件为实例,分析其概念设计、实体设计、详细设计到BOM 信息在i-Plane 平台的映射与共享的设计流程,验证系统框架的正确性与可行性。
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