● 摘要
产品设计过程的演化历史表明不断创新的技术手段促进了产品设计方法的不断涌现。数字化软件的广泛应用使得产品设计进入数字化时代，而数字样机技术也成为当前产品设计领域的重要设计方法。面向数字样机的产品设计过程不仅是一种仿真分析迭代过程，也是一个设计思维不断迭代演化过程。在这一过程中，设计人员利用各种数字化技术驱动产品设计创新与实现，同时利用实例设计方法实现产品设计经验的传承。针对数字样机技术特点，面向数字样机的产品设计过程的研究可以为日益复杂的产品设计提供新的过程控制思路，促进数字样机技术在产品设计过程的应用。论文通过吸收各方研究的共性思想，综合各数字化软件在面向数字样机的功能特点，形成以数字样机技术为核心的全新设计理念和方法。在数字样机技术支持下，产品可分解成一系列不同层次不同学科领域的集成仿真模型，经过反复设计迭代实现产品面向数字样机形态的设计演变和收敛。因此，论文提出一种仿真分析迭代组件模型的设计方法和理念，通过不同层次仿真组件的设计迭代完成从“概念样机-原理样机-代理样机-数字样机”的多形态样机的演化，以支持数字样机环境下的产品创新设计和实例设计的实现。论文进一步讨论了产品设计过程中的信息建模，建立了支持数字样机设计的集成设计信息模型的形式化描述。数字样机对象信息模型是产品在几何、物理和行为等方面仿真模型的信息耦合；产品设计控制信息模型控制产品各种仿真模型的处理，以实现多层次多形态样机的动态设计控制。同时，本论文还提出一种基于传递过程模块的分布式计算模型，实现基于设计代理的协同仿真迭代过程。然后，以仿真分析迭代组件模型、集成设计信息模型及分布式计算模型为基础，论文提出了分布式协同仿真环境（DCSE）的系统框架及设计流水泵驱动机制，并探讨产品设计过程中的资源控制、文档控制、权限控制和决策控制方法。最后，论文重点探讨了基于代理样机的产品设计方法，按照面向数字样机的产品仿真建模方法，利用试验设计和近似模型等数学方法构建代理样机，实现基于CAD/CAE等计算环境的分布式联合仿真过程控制，并进行了部分实验验证。