题目：工程系统综合智能产品模型研究

复杂产品系统的开发不但要求在各个部门、各个学科实现设计的自动化，提高设计的效率，取得最优的设计结果，而且更强调在整个设计过程中提高整个产品系统的设计效率，取得系统级的最优设计结果，需要一个支撑复杂产品研发平台，能够将复杂产品设计的人员、工具、过程集成起来，同时将设计过程中产生和使用的数据管理起来，方便人员、工具、过程的使用。对复杂产品本身的描述是复杂产品研发平台的核心和基础，它为复杂产品开发提供了一致的产品描述和单一的产品数据源，人员、工具和过程的集成是以产品模型为基础的。本文在分析了基于系统工程的复杂产品开发机制的基础上，提出了综合智能产品模型的概念，并对其进行了详细的建模，提出相应的技术解决方案；对产品模型的全生命周期的演变以及产品数据使用过程中的问题进行了分析，并提出相应解决方案；为了将综合智能产品模型转化为一个软件平台而构建了综合智能产品环境，并应用涡轮叶片气动设计作为工程实例对综合智能产品模型进行了验证。具体内容如下：(1) 分析了基于系统工程的复杂产品开发的机制，提出了系统工程中产品模型应具有的特征。系统工程的复杂产品研发是对传统产品研发的革新，其主要内容包括基于阶段化的产品演进过程，基于分析综合评估的产品设计过程，保证产品全生命周期平衡的原则。基于系统工程的复杂产品开发机制对产品模型提出新的需求，包括统工程产品模型是以产品结构为框架，以功能、形态、行为为基本描述单元的集成产品模型，同时强调了产品模型的智能方面，产品模型能够在仿真、优化的环境下被应用，从而实现产品设计的权衡与优化。产品模型支持产品开发的全生命周期，是一个动静结合的产品统一描述，同时产品模型应该满足复杂产品开发过程中对产品数据使用的需求。(2) 建立了综合智能产品模型。为了满足产品模型对系统工程产品研发的支持，本文提出了综合智能产品模型的概念，并利用层次化建模的思想建立了综合智能产品模型的体系结构，构建了以产品结构模型为框架，以（产品元）模型为核心，附加语境模型、控制模型，以及基于组件的生命周期模型的综合智能产品模型。(3) 提出了综合智能产品模型的技术实现方案。综合智能产品模型的最显著特点是模型的动态性，模型结构随着产品开发的生命周期发生变化，为此本文在动态对象建模和元建模的基础上，结合动态对象建模的动态性与元建模机制的抽象性提出了动态对象元模型的机制，以实现综合智能产品模型的信息模型。为了实现对综合智能产品模型的模型部分的灵活控制，提出了基于方面的产品控制模型的实现，使得模型与模型上的控制相分离，可以独立变化。(4) 提出基于操作的产品模型演变机制。产品开发过程中产品的演变过程，最终反映到产品模型上，即综合智能产品模型应该是一个随时间不断演变的模型。综合智能产品模型的演变在本质上就是其模型元素的变化过程，故本文提出了基于操作的产品模型演变机制，通过定义模型元素上的一系列的操作来实现模型的演变。(5) 针对产品数据使用过程的相关问题提供了解决方案。综合智能产品模型的目的最终是为了方便产品数据及其相关资源的组织，提供单一的产品数据源，以支持产品开发的全生命周期的需求。系统工程产品开发框架是一个通用的、分布式的、协同的复杂产品开发平台，在使用产品数据过程，要考虑以下问题，产品数据安全性、一致性、可跟踪性问题。产品数据使用问题涉及到产品数据的全生命周期，即从产品数据产生、修改、使用、发布以至销毁的整个过程。为此提出了基于角色的用户权限管理，基于封锁机制与事务处理的一致性控制以及基于语境标识的可跟踪性控制。(6) 建立了综合智能产品环境。为了方便设计者建立复杂产品的综合智能产品模型，并且使得设计者能够方便快捷地使用综合智能产品模型所管理的产品数据，本文建立一个集成的产品研发软件环境—综合智能产品环境，以实现系统工程对综合智能产品模型操作和管理的需求，从而为系统工程产品开发提供一体化的产品数据管理方案。(7) 以涡轮叶片气动设计为例验证了综合智能产品模型对产品开发的支持，以及开发过程中的的模型演变。关键词：系统工程，产品模型，综合智能产品模型，动态元模型，涡轮叶片