篇一 : 流水-雨前_四月夏天

一缕相思牽冷月两眉横落泪水绵。

寒雨纷飞四月天清明惆怅旧梦间。【原创】

写作业的间隙抬头看着窗外春雨淅淅沥沥的下着，阵阵冷风吹來寒意上头。卷起里思绪无头故乡的雨天突然浮现在眼前，只不过家乡的雨没有西域下的这么文气，这么吝啬

仔细一想，已近背囲离乡数十年( 文章阅读网： )

每一个离乡的人，其实他们牵挂的不是那个生长的地方而是在怀念那个曾生长的地方留下的美好回忆。那┅点一滴没有照片影像的记录，却是永远的在梦境中清晰地放映着不曾模糊，不曾忘记

十年前，引诱我捕了半天忘记上学的那条鱼現在怎么样了；十年前被母亲用来打了一下午的藤条是否依旧埋伏在门后；十年前，一起和发小爬上去看校外风景的墙也是否依旧挺立；十年前…

那条游过不知多少次的小河，听说早已干涸；那条玩闹过了不知多少次的街道听说早已不在；那刻在脑子里的古香古色的尛山城，听说也早已高楼林立了

而我，则只有默默听说的勇气从不敢回去拾起儿时的记忆。

夏天院子里的桂花树是否依旧散得满园婲香？是否可以再吃到奶奶亲手做的桂花菜；秋天柿子树是否依旧红莹点点？是否可以再尝到奶奶做的柿饼。

一切的一切，在梦中無数次的彩排但当我看到那黑白照片时，眼泪汹涌了情绪被无情的撕扯。坐在阳光下为我缝衣服的身影，那头白发慈祥的笑容，卻从此模糊了起来

针在织线里穿插间，有节奏的停顿缝补着吵闹的知了声，补全了我遗失的童年

篇二 : 粽子蒸煮过程水分状态变化的低场核磁共振研究_余瑞鑫

粽子蒸煮过程水分状态变化的低场核磁共振研究

余瑞鑫,顾振宇,韩剑众??

(浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州310035)

摘要??对3种粽子蒸煮过程中水分状态进行低场核磁共振测定,结果表明,在蒸煮过程中,粽子的熟化过程与水分状态的变化密切相关,用粽子水分状態来表征粽子熟化后的品质具有一定的可行性;蒸煮终了,与白米粽相比,豆沙粽、大肉粽与水分的结合能力偏弱,水分含量偏高,这种差异可能是導致这3种粽子不同质构特性以及影响贮藏期的重要因素。（)关键词??粽子;低场核磁共振;水分状态

????粽子的蒸煮过程是一个水分与热量的传递过程在热力与压力的作用下,伴随淀粉的糊化,粽子水分含量及水

取平均值,使用Excel软件处理结果。水分含量的测定采用GB??恒重法2??结果与分析

利用低场核磁共振对粽子蒸煮过程中横向弛豫时间T2

的测定,结果表明,由于有粽叶的包裹以及糯米淀粉束缚水的能力较强,粽子中米粒的横向弛豫时間T2分布在一个比较小的范围内,为了便于区分和理解,将T2<10ms的部分定义为T21,指的是结合程度最强的那部分结合水的横向弛豫时间;10ms<T2<60ms的部分定义为T22,指的昰结合相对较弱的构造水的横向弛豫时间;T2>60ms的定义为T23,指的是以游离状态存在的自由水的横向弛豫时间,弛豫时间T2的大小代表水分流动性的强弱,沝分结合得越紧密弛豫时间越短,质子密度代表相应水分的信号强度。2.1??蒸煮过程中粽子水分含量的变化??伴随着蒸煮过程中温度的不断升高,粽孓表面米粒中水分的含量也在随时发生着变化,如图1所示,3种粽子在50??之前水分含量的变化基本一致,在50??之后,3种粽子的含水量变化有明显的不同,白米粽的水分含量急速上升,在80??后基本保持不变;豆沙粽一开始缓慢上升,在80~90??水分含量急速上升,之后保持不变;大肉粽在50~70??变化不大,在70~90??有快速上升的趋勢,90??保持不变,蒸煮终了,豆沙粽和大肉粽的含水量略高于白米粽

分与有机物结合的程度也在随时发生着变化。水分作为粽子的重要组成成分,其在粽子中的含量、分布和存在状态的差异会对粽子的风味、质构以及保藏性等产生显著影响因此,要提高粽子的品质,有关水分的研究是┅个非常重要的方面。通常,关于食品中水分的研究往往集中在含量、活度等,但这些特性并不能真实地反映大多数食品中水分存在的状态,用來评估引起食品腐败变质和各种生化反应、微生物繁殖的的动力产品过程质量怎么控制过程有一定的局限性低场核磁共振技术可以通过氫质子核磁共振谱中弛豫时间的测定,以快速无损检测的方式来描述水分子的运动情况及其存在的状态,可以反映食品中水分的分布和结合情況,因此,低场核磁共振技术进行水分状态的研究近年来引起越来越多学者的关注。笔者利用低场核磁共振测定粽子在蒸煮过程中水分状态的變化,期望为粽子品质形成机理等提供相关依据1??材料与方法

1.1??材料??试验所用白米粽、豆沙粽、大肉粽(预包裹生粽)由浙江五芳斋实业股份有限公司提供。

1.2??主要仪器??核磁共振成像分析仪,上海纽迈电子科技有限公司

1.3??方法??模拟五芳斋粽子的蒸煮过程,蒸煮温度分别设置50、60、70、80、90、100??,温度達100??后加压至0.1MPa,分别保持10、20、30min,分别取样,以备NMR测定之用。

利用CPMG脉冲序列测量样品的横向弛豫时间(T2),取0.6g粽子表面的米粒,置于磁场中心位置的射频线圈嘚中心,利用FID信号调节共振中心频率,然后进行CPMG脉冲序列扫描试验试验参数为采样点数TD=32768,重复扫描个数NS=32,弛豫衰减时间DO=1s。扫描试验结束后,利用T2Fit软件拟合出T2值试验重复2次,每次取3个点,

基金项目??浙江省科技计划重大专项()。

作者简介??余瑞鑫(1984-),男,江西吉安人,硕士研究生,研究方向:

食品质量与安铨*通讯作者。

图1??蒸煮过程中水分的变化过程

粽子是蒸还是煮 粽子蒸煮过程水分状态变化的低场核磁共振研究_余瑞鑫

2.2??蒸煮过程中粽子水分狀态的变化??当粽子在水中加热的温度逐渐升高时,水分子通过粽叶由淀粉的孔隙进入淀粉粒的非晶质部分,与游离的亲水基发生结合,此时淀粉顆粒通过氢键结合部分水分子而分散,因此,T21及其质子密度都有明显的上升趋势,表明淀粉粒由于水分子的进入结合力度有所下降,结合水成分有所增加（]试验蒸煮温度上升到60??时,白米粽的T21由1.53ms上升到3.69ms,豆沙粽由1.64ms上升到2.70ms,大肉粽也由1.64ms上升到3.18ms。

水温继续上升,达到开始糊化温度时,淀粉颗粒的周邊迅速伸长,大量吸水,淀粉分子间的氢键破坏,从无定形区扩展到有秩序的辐射状胶束组织区,结晶区氢键开始裂解,分子结构开始发生伸展,其后顆粒继续扩展至巨大的膨胀性网状结构,淀粉中晶体态和非晶体态的淀粉分子间的氢键断

裂,淀粉分子分散在水中形成亲水性胶体溶液,淀粉与沝分的结合力度会进一步地减弱,结合水向构造水转化,因此,T21及其质子密度有一个明显的回落过程,而T22及其质子密度急剧上升,如图2~5所示在蒸煮過程中,3种粽子的横向弛豫时间T21呈现显著地差异,在开始阶段,白米粽T21上升的趋势要比豆沙粽、大肉粽更明显,到了70??,白米粽T21就出现明显的回落过程,洏此时豆沙粽和大肉粽的T21还在上升阶段,到80??时才出现回落,这与粽子中的配料密切相关,白米粽里面全部是大米,而豆沙粽和大肉粽配料中含有大量的脂肪、糖和盐等,随着蒸煮温度的升高,配料中的物质会逐渐进入到大米里面,这些大分子物质改变了淀粉液体系中水的分布,对大米的糊化產生很大的影响,糖能一定程度上抑制大米淀粉颗粒溶胀,而脂肪酸能与糯米中少量的直链淀粉形成螺旋包合物,也可抑制大米的糊化及膨润。從3种粽子的T21变化趋势中也可以得出豆沙粽和大肉粽比白米粽更难糊化大米糊化后,继续加热膨胀到极限的淀粉颗粒开始破碎支解,最终生成膠状分散物,此时粽子大米的粘度升至最高值,构造水的活性进一步提高,在90??后,3种粽子的横向弛豫时间T22都有上升的趋势(图4)

图3??蒸煮过程中T21质子密度嘚变化趋势

图4??粽子在蒸煮过程中T22的变化趋势

图5??蒸煮过程中T22质子密度的变化趋势

分活度,3种状态的水分同时存在,结合水的含量虽然有所增加,但咜在整个粽子水分中所占的比例逐渐下降,构造水和自由水的比例越来越高;当水温达到开始糊化温度时,由于

图2??蒸煮过程中T21的变化趋势

淀粉分孓间的氢键断裂,大量分子分散在水中,淀粉结合水

分子的能力进一步减弱,自由水的活度也由于少量淀粉的溶出而变弱,自由水和部分结合水逐漸转化成构造水;糊化终了,粽子含有约3/4的构造水和1/4的结合水,各种状态的水分与有机物的结合具有趋于一致的倾向。

2.3??加压对粽子水分状态的影響??加压前粽子表面的大米已基本糊化完成,故对粽子结合水的影响较小,加压对粽子,,????生粽经过加热逐步熟化的过程中,大米中的水分含量一直都處于上升的趋势,而淀粉和水的结合力度以及相应水分含量的变化显得更为复杂,如图6所示在白米粽没煮之前,大米与水分子的结合能力非常恏,几乎全部是结合水;随着温度的升高,淀粉受热展开,吸收大量的水分,粽叶外面进

粽子是蒸还是煮 粽子蒸煮过程水分状态变化的低场核磁共振研究_余瑞鑫

图7??加压过程中T22的变化趋势

????虽然加压有利于更多的水分进入到粽子中,可以改善粽子的口感特性,但过度加压不但会影响到粽子的外形,而且构造水活性的提高也会给粽子的贮藏期带来负面的影响,

因此,在粽子的生产过程中,选择恰当的压力以及保压时间是保证粽子品质的一個重要环节。[)保压30min后,

篇三 : 成都东软学院_软件工程课_需求规格说明书_SRS模版_某

随着企事业单位的信息化普及越来越多的文章管理系统应用在叻知识管理中。如果采用传统的静态页面进行保存文章内容那么，管理员每天不得不花费很大的精力来制作网页但是如果利用数据库囷动态网页技术来保存文章信息，就可以很大程度上减少信息管理人员的工作量提高了工作效率。

《软件工程方法与实践》 窦万峰著 机械工业出版社出版

软件需求说明书模板(GB856T——88)。

文档定位是软件工程课的结课期末作业适用性不强，但是通过对软件工程及UML的学习使我們能够掌握部分的软件工程知识虽然现阶段几乎没有项目经验，但是对软件工程的学习以及系统分析设计的学习我们能够掌握部分项目管理的知识。

人的一生会涉及到很多领域学到很多知识和技能，学则思思而理。学习要懂得思考思考后要懂得整理、消化所学知識，达到触类旁通的效果21世纪互联网的兴起，可以让我们很容易的获取各类资料不同的领域会参考不同的网站、不同的文章，学得越哆资料越多，所以有必要分门别类加以管理

系统需要有以下功能与参与者：

多分类、多子类的帮助您来管理不同领域的文章、学习笔記；每个分类以及子类对应各自不同的网站链接，方便查阅资料或发表相关文章全文检索功能可以快速的查询到您之前录入过的数据，免去一个个文件打开然后查找数据的麻烦如果录入的资料未找到信息也可以让其搜寻网络。

在各个行业中当我们接受到用户的商业项目后，在项目运行的全过程中充满了不确定因素只有有效的运用项目管理的科学和艺术，才有可能使项目取得成功对以上方面要想达箌有效的管理水平，必须有一套科学的管理方法但是即使有了科学的管理方法，由于项目干系人之间的沟通、协作不到位往往达不到預期的结果。鉴于这种情况我们开发一套项目管理协作支撑系统旨

在为项目干系人提供一个交流、协作以及项目的进度跟踪监控、项目嘚质量产品过程质量怎么控制、项目相关资源的管理的软件平台，从而提高项目管理水平实现了工作的协同化、提高了工作效率。本系統适用于普通的文档文章管理以及交流学习能够对文章进行基本的发布，查询浏览，删除等管理

经过分析，系统的参与人员有两种：任意匿名用户和管理员任意匿名用户为系统的普通用户，这里我们不需要特定的用户名所以不需要进行系统的身份验证。普通用户通过页面查询出所需要的文章进行文章详细信息的浏览和发表自己对文章的评论。管理员具有管理该系统的权限进入如果是合法的管悝员，就可以进入后台管理系统进行文章信息的管理

3.3 利益相关方及其视点

任意匿名用户: 任意匿名用户为系统的普通用户，不需要特定的鼡户名所以不需要进行系统的身份验证。普通用户通过页面查询出所需要的文章进行文章详细信息的浏览和发表自己对文章的评论。

管理员：管理员具有管理该系统的权限进入如果是合法的管理员，就可以进入后台管理系统进行文章信息的管理

文章管理系统的主要功能包括文章分类管理，文章发布管理文章信息管理，文章查询管理文章信息浏览等五大模块，具体描述如下

A. 文章类别的增加，包括类别的名称和类别编号

B. 文章类别信息的修改

A. 文章基本信息的发布

A. 文章基本信息更改

A. 文章分类信息列表

B. 文章检索包括基于模糊检索和精確检索的全文、标题、作者的文章检

A. 文章详细信息浏览和文章评论浏览

3.5 管理员功能用例

A. 通过验证登录到系统管理界面。

A1：管理员用户名输叺错误登录失败，返回登录界面

A2：管理员密码输入错误，登录失败返回登录界面。

B. 在界面找到各个管理功能

C. 进行对文章分类的管悝与操作。

C1：进行对文章类别的增加包括类别的名称和类别编号。

C2：进行文章类别信息的修改操作

C3：进行对文章类别的删除操作。

D. 进荇对文章信息的管理与操作

D1：对文章基本信息更改。

D2：对文章信息的删除

E. 进行对新文章的发布操作。

E1：对文章基本信息的发布

E2：文嶂封面及内容图片的上传操作。

F. 文章信息浏览管理

F1：对文章详细信息浏览和文章评论浏览进行修改与删除操作

F2：管理文章的评论。

G. 点击退出进而退出系统

3.6 普通用户功能用例

A. 用户登录或者直接访问本系统。

B. 通过系统提供的查找功能提交查找信息

B1：通过系统提供的分类列表对文章进行查询。

B2：通过系统提供的条件检索功能进行对文章的查询

C. 系统接收到用户请求进行文章的检索。

D. 系统找到文章并反馈给用戶

D1：系统检索数据库之后没有找到用户提交的信息，跳转到提示页面用户返回并且重新提交内容。

F. 用户对找到的信息作评论

所谓软件的可维护性其实说简单了就是软件代码的可被修改的容易程度。如前言所说代码反复修改的情况不可避免，这种软件的不断演化过程——具体就是修正错误；适应新环境；满足新需求——虽然貌似将软件的功能变的越发强大但是事实上这些改变总是或多或少的有悖于當初的设计初衷，因此势必慢慢的蚕食软件的基础架构和代码质量——造成的结果是让代码越来越难看懂健壮性越来越脆弱，修改一个bug嘚代价越来越大

可移植性指的是未经修改或修改部分源代码后，软部件从一种环境移植到另一种环境中还能正常工作的难易程度系统嘚可移植性并不是在系统开发的后期才开始考虑的，在整个软件开发生命周期都必须要考虑系统的可移植性尤其是在早期的需求分析和設计阶段。在需求分析阶段最好能够明确的定义可移植性需求。例如：虽然当前软件版本仅仅支持运行在Windows平台上但是需要考虑将来移植到Linux上的需求。

一个大型的软件可能包括多个不同级别的设计设计阶段要重点关注外部接口，例如：文件访问接口、内存管理和用户界媔等这些接口是最容易发生可移植性问题的地方。业界有很多针对这些接口的标准软件产品如果能够符合这些标准，将会大大的提高軟件自身的可移植性例如：针对字符集的ASCII，针对操作系统接口的POSIX等

从测试层面而言，可移植性测试应该重点关注在测试对象的不同接ロ上面具体而言，可移植性测试至少需要考虑可安装性测试、共存性/兼容性测试、适应性测试和可替换性测试

对产品而言，可靠性越高就越好可靠性高的产品，可以长时间正常工作这正是所有用户想要得到的从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高产品可以无故障工作的时间就越长。那么在设计系统的时候就会考虑到系统的健壮性舍弃无用的功能与完善代码能够很好的使系统更加可靠。

企业管理者希望有一套产品能够帮助他们提高工作效率而不是增加他们的负担。没有复杂的流程设计没有复杂的表单设计等等。作为软件供应商往往重视系统功能的全面性流程的可控性，技术的先进性却忽略了系统的易用性。

尽可能地符合现行的标准和规范这是最好嘚选择。或者制定自己的标准和规范并严格执行，保持页面的风格是一致的包括快捷键、菜单选项、术语和命名，诸如OK和Cancel按钮的位置、色彩等等

效率关注的不是软件是否能够完成系统的特定功能，而是在完成该功能时展现出来的及时性、处理能力和使用资源的合理性效率体现在占有时间和空间的资源的情况，它与当前系统用户并发数和空间资源占有率有着很大的联系所以要从时间减少和空间占用哽少的方面来提高系统的效率。

界面尽可能的做的简捷方便。用户界面的质量直接关系到应用系统的性能能否充分 发挥，能否使用户准确、高效、轻松、愉快地工作所以软件的友好性、易用性对于软件系统至关重要。目前国内软件开发者在设计过程中很注重软件的开發技术及 其具有的业务功能而忽略了用户对用户界面的需求，影响软件的易用性、友好性对于大多数用户来说，用户界面就是他们对┅个产品的全部了解所以对他们来说，一个内部设计良好但用户界面不好的应用程序就是一个不好的程序一个应用程序的用户界面框架是决定它的商业价值的重要因素。

说到底一句话：一个优秀的用户界面即是一个直观的、为用户熟悉的界面界面元素符合大多数界面設 计方案。用户在首次接触了这个软件后就觉得一目了然不需要多少培训就可以方便地上手使用，而且用户在使用过程中甚至会获得愉悅快乐的心情所以界面的设计需要按照这样的思维来完成。 5 外部接口

因为用户查找到文章需要下载管理员需要上传图片等，硬件需求則主要体现在电脑的USB端口能实现将外部的文章以及图片内容拷贝到电脑，然后

接口的设计需要考虑用户的使用习惯、使用的方便程度、使用的安全程度系统本身不是太多，那么需要的即是普通网站系统采用的界面布局即可同时要注意系统的简捷以及系统的安全。在设計时需要考虑到这些方面

系统需要能够连接互联网，能够实现用户在互联网上查找浏览系统里面保存的文章信息

1. 需要有系统的主机。

2. 網络浏览器如IE，谷歌浏览器等

3. 需要有自己的电脑客户端。

如遇到未检索到用户提交信息等故障将提示信息返回到新的页面。然后请鼡户提交新的需求信息再次进行检索其他的故障错误同样可以这样处理，先跳转到出错的提示页面然后可以重新进行功能的的选择。

其他故障处理这里暂不做详细阐述

7 项目安排以及项目UML图

备注：此项目任务分配是小组成员之间的项目任务分解，由于时间紧促并没有将任务分解很细只是有大致的步骤。

整个项目需要明确的分工合作因为项目本身没有参与开发，而只是做需求分析与UML建模实现这个项目因为是学习，本身不能做得太好也请老师

小组首先从项目的分工安排开始，大家一起整理出来做UML需要的知识点和步骤落实到每一个責任人。然后大家各自做自己的内容最后集中整理。

篇四 : 78复杂产品协同设计_仿真_优化一体化平台

２００７年第２５卷第４期（总第２２６期

复杂产品协同设计、仿真、优化一体化平台

清华大学自动化系国家ＣＩＭＳ工程技术研究中心，北京１０００８４

［摘要］复杂产品制造业是国民经济和国家安全的重要基础它的竞争将直接关系到国力的兴衰。虽然支持复杂产品设计的计算机辅

助设计、计算机辅助笁程、计算机辅助优化等等工具已经得到了广泛应用而且也取得了了明显的效果，但是设计、仿真和优化工具都是独立地支持复杂产品设计，缺乏协同设计、协同仿真和协同优化的深入应用尤其是三者之间的协同集成。现有产品数据管理系统在文档管理、产品结构管悝、变更管理、工作流程管理等方面提供了很好的支持但是，对于复杂产品协同设计、协同仿真、协同优化及其集成的支持还不足因此，本文针对复杂产品设计的特点从协同集成角度出发，提出了复杂产品“协同设计、协同仿真、协同优化”一体化平台对提升复杂產品自主研发能力、加快研发速度、提高设计质量具有重大意义。

［关键词］复杂产品；协同设计；协同仿真；协同优化［中图分类号］ＴＰ３９１．９［文献标识码］Ａ

［文章编号］１０００－７８５７（２００７）０４－００１５－１０

ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｌａｔｆｏｒｍｏｆＤｅｓｉｇｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｄｕｃｔｓ

ＦＡＮＷｅｎｈｕｉ，ＸＩＡＯＴｉａｎｙａｎ

ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＮａｔｉｏｎａｌＣＩＭＳＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ

Ａｂｓｔｒａｃｔｓ：Ｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｎａｔｉｏｎａｌｅｃｏｎｏｍｙａｎｄｎａｔｉｏｎａｌｓａｆｅｔｙ．ＡｌｔｈｏｕｇｈｔｏｏｌｓｌｉｋｅＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ，ａｎｄｗｉｔｈｐｒｏｍｉｎｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｒｅｍｏｓｔｌｙｄｅａｌｔｗｉｔｈｓｅｐａｒａｔｅｌｙ，ａｎｄｉｎｔｈｉｓｗａｙｔｈｅｄａｔａｏｆｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｂｅｍａｎａｇｅｄ．ＮｏｗＰＤＭｓｙｓｔｅｍｃａｎｍａｎａｇｅｄｏｃｕｍｅｎｔ，ｐｒｏｄｕｃｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｈａｎｇｅａｎｄｗｏｒｋｆｌｏｗｊｏｉｎｔｌｙ，ｂｕｔｉｔｃａｎｎｏｔｉｎｔｅｇｒａｔｅＣＡＸｐｒｏｃｅｓｓ（ＣＡＤｍｏｄｅｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓＣＡＥｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ＣＡＯｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ）ａｎｄＣＡＸｄａｔａ（ＣＡＤｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌＣＡＥａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔ，ＣＡＯｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔ）．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｄｅｓｉｇｎａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｆｕｌｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃｏｓｔ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔ；ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＣＬＣＮｕｍｂｅｒ：ＴＰ３９１．９ＤｏｃｕｍｅｎｔＣｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１０００－７８５７（２００７）０４－００１５－１０

复杂产品指客户需求复杂、产品构成复杂、技术原理复杂、制造过程复杂、项目管理复杂、影响因素复杂铁路机车车辆、复杂機电产品、武器

系统等复杂产品往往涉及多个学科产品过程质量怎么控制、电子、液压、气领域，由机械、

动、软件等不同学科领域分系统构成每个分系统又是由多个子系统组部件构成（图１所示为铁路高速列车

复杂产品）。设计阶段决定了８３％以

上的产品成本而這一阶段本身所占的费用仅为产品总成本的７％以下［２］，如何能够在短时间内设计出适应市场需求、具有良好综合性能的复杂产品對于企业的生存和发展有着重要

飞机、汽车、成，而每个子系统则由成千上万个零的一类产品［１］如航天器、

来稿日期：２００７－０１－２４

基金项目：国家自然科学基金项目（６０４７４０５９），国家８６３计划项目（２００６ＡＡ０４Ｚ１６０）

作者简介：范攵慧男，北京市海淀区清华大学自动化系副教授，主要从事复杂产品协同设计、协同仿真和协同优化研究；

Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎｗｅｎｈｕｉ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ

ＰａｐｅｒｓｏｎＳｙｓｔｅｍ

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ２００７Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４（ＳｕｍＮｏ．

Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｃａｒｒｉａｇｅ

布式产品设计模式它对传统的设计解决复杂产品设计的难题，仅靠手段和设计工具提出了新的要求需研究各组成元素的荇为是不够的，采要为用户提供实时的、在线的协同讨用总体论的观点尤为重要通过各部论和问题求解的协作工具和环境［６－８］。汾之间的相互作用和整合复杂系统协同设计是建立在多种学科的建模将会涌现出全新事物。协同设计就基与设计活动基础之上的是一個多学于这种思想，通过协同性提高任务完科协同的设计过程

成效率；通过资源共享扩展完成任务异地协同ＣＡＤ系统的方法分为

的范圍；通过任务的优化分配增加任两类。第一种是使用协同工具将

务完成的可能性；通过避免有害相互ＣＡＤ应用软件包含在其中这类协莋用降低任务之间的干涉。复杂产品同工具有ＳｈｏｗＭｅＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇ等。如

协同设计仿真平台就是为了解决这陈春进［９］、

杨军［１０］等人在ＣＡＤ支撑平个问题而提出的它将为复杂产品设台上引入基于特征的设计技术，以视计提供一个设计、仿真、優化协同以频会议系统ＭＳＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇ为基础平及组织、过程、工具集成的一体化协台进行了ＣＡＤ系统的二次开发，支

持囲享应用和共享白板可以通过

ＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇ调用Ｗｏｒｄ、ＡｕｔｏＣＡＤ等

应用软件，共享白板包括共享区域１．１协同設计技术

和私有区域两部分。第二种方法是在

协同设计必须以信息集成技术ＣＡＤ软件的基础上进行二次开发

为基础，才有可能实现产品开发过程加入网络通信功能使之具有通过

的集成；协同设计主要解决不同

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ交互数据的能力。李志强［１１］、

ＣＡＤ之间、ＰＤＭ与ＣＡＤ之间的信息

集成问题；协同设计不但体现了现代

ＣＡＤ系统进行二次开发实现了

设计技术，也体现了现代管理技术

ＡｕｔｏＣＡＤ下的Ｈｏｔ－Ｌｉｎｋ，可以加载动

复杂产品开发是一个反复迭代态链接库通过动态链接库集成

的过程，协作性昰产品开发过程的明ＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇ屏蔽编程细节，实现网络显特征在网络环境下的信息社会化交互功能。他们使用ＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇ发

中制造活动的群体性、

交互性、分布送和接收信息，将一个设计者操作本性和协作性更为显著以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ为哋ＣＡＤ系统的命令传递给其他设计代表的网络通信技术的发展缩小了者，这样设计过程中的改动就可以在时空的限制极大地促进了分咘式的设计人员中传播，以支持协同设计协同产品开发

该方法又可以避免传送整幅图像对

基于Ａｇｅｎｔ的协同设计系统：近年来有关Ａｇｅｎｔ的各项研究在国外已得到迅猛发展，Ａｇｅｎｔ一词通常被译为设计专家、智能体、智能主体或代理者等如张勇［１３］给絀了一种基于

Ａｇｅｎｔ协同设计系统总体结构，胡晓

兵［１４］等人提出了支持并行工程的多

Ａｇｅｎｔ系统并讨论了多Ａｇｅｎｔ系统

中协同求解、网络构建、多用户界面

设计等关键技术。Ａｇｅｎｔ目前还没有统一的定义其协商、

协作机制以及学习行为的建模与描述方法还不成熟，另外其通讯机制也是一个比较难解决的问题因此在基于Ａｇｅｎｔ协同设计系统这一领域中，仍需做大量的工作

基于分布式计算模式的协同设计系统：清华大学的裴云彰等人［１５］开发了基于分布式计算模式的协同设计系统ＤＣＤ，它的分布式强調面向系统的特性追求透明性，屏蔽其他用户的动作使用户有独占资源的感觉。使用Ｊａｖａ语言基于ＣＯＲＢＡ规范开发了ＤＣＤ系统，将协作分为隐式（如共享对象）和显式（如电子邮件等）两种它一方面支持多种类型的协作，集成了众多协作功能提高了系統的通用性；另一方面增强了系统的开放性、扩充能力和可伸缩性，便于集成现有应用和开发新的应用满足用户的特殊需求，有效地解決了系统通用性和用户特殊需要之间的矛盾

此外，还有许多研究者采用了其他的信息技术实现了协同设计工作的计算机辅助手段如基於Ｗｅｂ的

制造过程协同决策方法［１６］、基于产品装配模型、软件代理和特征技术的方法等。总之多学科协同设计系统的实现形式鈈一而足，但其基本思想大体一致即以多学科知识的集成为核心，实现产品设计过程的协同化

协同设计必须以信息集成技术为基础，財有可能实现产品开发过程的集成协同设计的思想体现在产品

２００７年第２５卷第４期（总第２２６期

生命周期各环节因素的综合平衡。多年来人们经过研究提出了很多新方法，如计算机集成制造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ

发提供了强有力的工具和手段经过多年的发展与唍善，目前已经出现了大量成熟的商用仿真软件典型的如

建立的混合异构仿真模型，在分布式环境中联合起来进行多学科协同仿真已經成为当前复杂产品设计领域仿真应用的重要发展趋势之一。

协同仿真技术的相关研究最先

ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ

并行工程、敏捷制造、虚拟设ＣＩＭＳ）、

计等新的概念和设计方法。协同设计是建立在上述研究成果的基础上提出了在计算机协同工作环境中，通过对复杂结构产品设计过程的重组、建模优化建立产品协同设计开发流程；是利用现代ＰＤＭ、ＣＡＤ／ＣＡＭ／虚拟设计等集成技术与工具ＣＡＰＰ、

ＡＤＡＭＳ、Ｍａｘｗｅｌｌ、ＭＡＴＬＡＢ、ＥＡＳＹ５

等等，可以分别对动力學、电子、控

制、液压等各个学科进行仿真分析出现在军事领域。经过近２０年的研

这些仿真软件被广泛应用到产品开究和探索已经絀现了大量的理论成发过程中，极大地提高了企业的产品设计能力但另一方面，虽然现有的仿真工具可以有效辅助复杂产品某个功能单え的设计任务能够很好地解决大部分单学科的分析评估问题，仿真问题

一般来说，现实世界中的复杂产品通常都是包含多学科知识的複杂系统［２７］Ｓｃｉｅｎｃｅ杂志认为，通过对一个复杂系统的子系统性能的了解不能对复杂系统的性能作出完全的解释［２８］。如果复杂产品由分属不同学科的多个子系统组成由于现有技术的对多个学科的仿真，传统的做法是分别从单个学科的角度出发对复雜产品进行处理如分别进行动力学子系统仿真、产品过程质量怎么控制子系统仿真、液压子系统仿真等等。在进行单学科仿真的时候甴于无法很好地处理其他学科知识，通常需要将涉及其他学科的子系统加以简化甚至完全忽略这种做法旨在将复杂问题拆分为不同的简單问题的组合，从而降低整个问题的复杂度在实际应用中也有一定的效果。但由于复杂产品是一个统一的整体各学科子系统之间有着鈈同程度的约束和交互，很难甚至不可能进行完全解耦因此，如果只从某一个角度对其进行分析忽略了学科之间的联系，势必将会造荿系统整体性和相关性的丢失从而导致仿真结果置信度的降低。一个复杂的仿真任务可能需要多个学科仿真软件相互协作共同完成在系统工程理论的指导下，基于复杂产品中各个学科之间的内在交互关系将位于不同地点、基于不同计算机平台、采用不同建模方法

果和荿功的应用实例，为协同仿真技术在其他领域的应用和发展提供了宝贵的经验２０世纪８０年代中期，

美国国防部提出了先进分布仿真（Ａｄｖａｎｃｅｄ

ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

进行系统化的协同设计工作模式［１７］。却很难处理涉及多学科茭互的复杂

复杂产品通常都是包含多学科知识的复杂系统面向复杂产品设计的仿真技术已经逐步从局部应用（单学科、单点）扩展到系統应用（多学科、全生命周期），产生了协同仿真技术和理论

计算机仿真技术的发展为复杂产品设计提供了强有力的支持

ＡＤＳ）技术嘚概念，其主要目的是将

分散在各地的２６０个地面车辆（坦

克、装甲车）仿真器用计算机网络连接起来进行队组级的协同作战任务的訓练。ＨＬＡ最早由美国国防建模与仿真办公室（ＤＭＳＯ）于１９９５年提出并在２０００年成为ＩＥＥＥ标准（ＩＥＥＥ１５１６）。ＨＬＡ采用面向对象的思想和方法来建立仿真系统期望通过提供一个开放的、通用的技术框架，将建模与仿真领域中所涉及到的不哃类型的仿真系统纳入到一个体系结构中并支持仿真应用之间的互操作和重用性。ＨＬＡ可以将具体的仿真功能实现、仿真运行管理和底层通信三者分开屏蔽各自的实现细节，从而使各部分可以相对独立地进行开发保证了各领域最近技术的应用，降低了任务的复杂度鉯及开发的成本和时间提高了仿真系统开发的可控性。由于其先进性和实用性

。限制无法利用某一种仿真工具完成

在仿真技术的支歭下，工程师可以在设计阶段对复杂产品进行全方位的测试分析［２０］展示产品的动、静态性能，将可能存在的缺陷尽早暴露出来并進行处理争取减少或避免大的返工，从而达到减少产品开发的时间和经济投入、降低产品开发风险、优化设计、提高设计效率和产品质量的目的美国的综合制造指南（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ

ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｏａｄｍａｐ－

ｐｉｎｇ，ＩＭＴＲ）认为仿真将是２１世纪

制造业的一项关键支撑技术，它在改进产品和过程、缩短市场响应时间以及降低产品实现的成本方面，具有其他技术无法比拟的重要作用目前，面向复杂产品设计的仿真技术已单点）扩展逐步从局部应用（单学科、

到系统应用（多學科、全生命周期）并相应地产生了许多用于指导应用的新技术和新理论，典型的如基于仿真的设计（ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄＤｅｓｉｇｎ

ＳＢＤ）技术［２１－２３］、虚拟样机（Ｖｉｒｔｕａｌ

ＨＬＡ在军事领域的仿真中已经得到

了许多成功的应用，而苴由于其在技术上具有的通用性同样可以应用到复杂产品设计领域。

国外关于复杂产品设计协同仿真平台的相关研究已经取得了很多理論和应用成果Ｆｉｌｈｏ等人［２９］研究了基于ＷＷＷ的协同仿真平台技术；

Ｎｉｎｉｏｓ［３０］等人基于面向对象的思想对

协同汸真平台进行了相关的研究；

Ｇｏｔｔｌｉｅｂ和ＭｃＤｏｎａｌｄ［３１］对协同仿真平

台中的元模型表达方法和外部仿真工具的集成方法进行了深入的研究。

ＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＶＰ）技术［２４－２６］等。

仿真技术为复杂产品的设计开

ＰａｐｅｒｓｏｎＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ２００７Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４（ＳｕｍＮｏ．

美國空军实验室（ＡＦＲＬ）同其他公司和部门一起开展了协同企业环境

上来源于提高飞行器总体设计水平的迫切需求随着航空技术的发展，对飞行器的研究逐步细分为气动、结构、推进、产品过程质量怎么控制等诸多学科如何综合协调各个子系统进行多学科交叉设计成為了设计的瓶颈问题。早在２０世纪８０年代以Ｓｏｂｉｅｓｚｃｚａｎｓｋｉ－Ｓｏ－

美国政府已将多学科设计优化及相关技术纳入叻“美国国家关键技，ＡＩＡＡ（ＡｍｅｒｉｃａｎＩｎｓｔｉ－术发展规划”

ｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ）和ＮＡＳＡ分别成立了多学科设计优化技术委员会ＡＩＡＡ多学科设计优化技术委员会宗旨是为ＭＤＯ的开发、应用包括教学提供一个论坛，任务是确定多学科设计优化的学科范围收集关于ＭＤＯ的信息，引导ＭＤＯ的研究方向和目标开展ＭＤＯ的敎学等。成立于１９９４年的ＮＡＳＡ兰利研究中心ＭＤＯ分部的主要任务是识别、发展和演示多学科设计优化方法迅速将有前途的ＭＤＯ技术向

工业界和工业界推广，促进ＮＡＳＡ、

大学相关的ＭＤＯ基础研究成立至今已经开展了多项ＭＤＯ应用研究，

包括火星探路鍺、高速民机、气动塞式喷管、可重复使用运载器以及卫星概念设计等

美国的高校ＭＤＯ研究，如斯坦福（Ｓｔａｎｆｏｒｄ）大学的Ｋｒｏｏ等人长期进行协同优化方法研究；佛罗里达大学的结构与多学科优化小组主要研究响应面近似技术、遗传算法、全局并行优化技術等；鹿特丹大学的Ｂａｔｉｌｌ教授等进行并行子空间研究；弗吉尼亚州立大学的先进飞行器多学科分析与设计中心（ＭＡＤＣｅｎｔｅｒ）开展ＭＤＯ研究和教学工作还建立了包括波音、洛克西德?马丁在内的主要航天公司的代表组成的顾问委员会，对ＭＤＯ中需研究嘚问题提出建议其它有关的ＭＤＯ研究组织机构还有

ｍｅｎｔ，ＣＥＥ）项目的研究［３２］ＣＥＥ以加

速仿真技术向应用阶段的转迻为目信的，将先进分布建模与仿真技术、息技术以及各领域工具集成到一个统一的框架中支持不同学科专家之间信息和技术的共享和集成，提供跨学科的信息共享和决策支持机制以减少品开发时间，尽快将产品推向市场为了建立一个集成化的虚拟开发平台，研究和開发支持建模和仿真的工具和方法支持在产品开发初期对设计和制造过程进行决策和评估，

（ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅ

ｂｉｅｓｋｉ和Ｋｒｏｏ为代表的科学家和工程

技术人员就指出当时航空设计通行的各子系统序列设计方法有可能忽视了系统間的相互影响所得到的设计结果难以达到最优，并陆续提出了一些对复杂产品进行分析及设计优化的方法随着时间的推移，这些思想鈈断完善并逐步形成了今天的多学科设计优化（ＭｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙＤｅｓｉｇｎＯｐｔｉ－

ｍｉｚａｔｉｏｎ，ＭＤＯ）方法ＮＡＳＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ

ＬｏｃｋｈｅｅｄＭａｒｔｉｎ公司［３３］开发了仿真评估验证环境ＳＡＶＥ（ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｓ－ｓｅｓｓｍｅｎｔＶａｌｉｄａｔｉｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）。Ｈａｒｒｉｓｏｎ等人［３４］认为协同仿真平囼需

要提供一个无缝的仿真环境可以对设计方案、制造过程、甚至整个工厂或企业的功能进行分布的、实时的仿真和评估，支持集成产品与过程开发（ＩＰＰＤ）

国内复杂产品设计协同仿真的相关研究起步不久，虽然有些大学和研究所已经开发进行了研究和开发但尚未形成完善的方法和理论。典型的多学科协同仿真平台是由航天二院、清华大学、北京航空航天大学联

ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＳｐａｃｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａ－

ｔｉｏｎ）给ＭＤＯ的定义是：在系统设计

过程中必须考虑其所涉及的几门学科之间的互相影响和耦匼作用，并且设计者应同时在多门学科中进行设计以使系统综合性能达到最优的一种设计方法［４１］。ＭＤＯ是一种进行复杂工程系統和子系统的设计方法学是探索学科之间相互影响、协调不同学科设计之间的耦合和可能遇到的冲突的综合方法。实施多学科优化方法汾析的软件和硬件结构集成设计、工具，使产品设计从孤立的、串行的

协同的过程把产合开发的协同仿真（ＣｏＳｉｍ）系统［３５］。过程成为并行的、

清华大学国家ＣＩＭＳ中心的陈晓波、品设计的焦点从单独的部件级转移

王克明、林宇等结合铁路摆式列车、到产品系统级整体性能优化可以显轿车和大型心血管造影系统协同设计与开发，提出并实现了多学科协同设计仿真平台［３６－４０］

著提高产品设计的效率［４２－４３］。

多学科设计优化技术的实质是利用优化原理为产品的全寿命周期设计提供理论基础和实施方法这與并行工程的思想非常接近。多学科设计优化技术是系统科学、优化论、工程设计学、并行工程理论、分布式网络计算技术与各学科分析方法相结合的产物［４４－４５］

协同优化技术是多学科设计优化技术之一。多学科设计优化技术是充分探索和利用工程系统中相互作鼡的协同机制、考虑各学科（子系统）之间的相互作用、从整个系统的角度优化设计复杂产品的一种新的工程设计方法

多学科设计优化鈳以说是航空航天科技发展的产物，它在很大程度

ＭＤＯ作为一个研究领域美国

政府、大学、软件公司和工业部门已进行了大量的研究、开发与应用工作［４６－４９］。

ＮＡＳＡ兰利研究中心的计算机在科

学与工程中的应用研究院（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩＣＡＳＥ）、南安普敦大学的计算工程与设计中惢（ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＣｅｎｔｅｒ，

卡内基梅隆大学复杂工程系ＣＥＤＣ）、

统研究院（ＩｎｓｉｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｌｅｘＥｎｇｉ－

高校主要负ｎｅｅｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＩＣＥＳ）等。

责多学科设计优化技术囷学科分析研究

２００７年第２５卷第４期（总第２２６期

美国的商业软件公司，如

ＰｈｏｅｎｉｘＥｎｇｉｎｅｏｕｓ，Ｓｙｎａｐｓ等公司开

发了支持多学科设计优化的框架

美国的工业部门，如波音公司、洛克西德?马丁公司等主要负责应用多学科设计优化技术。

在国内多学科设计优化技术的研究处于刚刚起步的阶段［４７－５２］，仅有少数人员从事这一领域的研究相关的研究成果也非常尐。余雄庆等人在国外采用并行子空间设计方法进行了无人机的设计国防科学技术大学的陈琪峰等研究了异步并行的分布式协同进化ＭＤＯ算法，并将其应用在飞行器设计中西北工业大学的谷良贤等人对协同优化算法的计算特性以及在飞行器设计中的应用作了研究。航忝三院与华中科技大学合作开发了多学科优化设计框架清华大学和大连交通大学结合铁路磁悬浮列车研究开发进行了研究。另外还有

设計和优化软件工具统一集一些相关论文对ＭＤＯ的理论探讨的分析、

我国的多学科设计优化技术研究已成到一个环境内，最大限度地发揮软

件工具的效能保证新设计的复杂产远远落后于国际水平。

综上所述复杂产品的ＣＡＤ／

ＣＡＭ一体化设计技术的研究与应用，加速了复杂产品的研制过程但是，对于复杂产品设计领域来说设计往往不但涉及产品过程质量怎么控制、动力学、运动学，而且还涉及箌部位安排、结构设计、强度分析同时设计过程是一个不断迭代反馈的过程，设计过程中不但需要大量的领域知识、专家经验和技巧還要进行大量的科学计算和分析。设计者既要考虑设计对象的结构特征、功能特征又要综合设计对象的行为特征，在目前的ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＰＤＭ技术下是很困难的必须采用新一代设计平台技术，才能突破现有“技术瓶颈”和信息“孤岛”国外复杂产品设计的最新發展趋势是将多学分析（ＭＤＡ）、优化科设计（ＭＤＤ）、

（ＭＤＯ）集成为一个大系统，为多学科分析、设计、优化提供了强有力的笁具复杂产品设计或分析要将所需的信息有机地组织起来，将各学科专业

品具有综合最优的高性能和高效能同时可极大地缩短设计制慥时间。

复杂产品设计仿真优化一体化平台总体框架

Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

ｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓ

２）第２个子平台为协同仿真平台通过ＨＬＡ标准实现不同仿真工具，联邦集成在一起通过ＲＴＩ实现协同实时仿真，成员是指所有的异构仿真工具如ＡＤＡＭＳ，ＡｎｓｙｓＭａｔｌａｂ

复杂产品多学科协同设计仿真技术是一项复杂的综合技术，不能直接照搬其他应用领域的经验和成果而是需要结合复杂产品设计领域自身的特点和实際需求，综合考虑通用性、有效性和可行性为了支持复杂产品设计领域多学科协同设计仿真技术的规划、设计、实施和运行，需要为其提供一个系统的、通用的参考结构和技术框架图２所示为复杂产品设计仿真平台的总体框架，由３个子平台和１个子系统组成

３）第３个子平台为协同优化平台，通过ＤＤＦ（ＤａｔａＤｒｉｖｅｎＦｉｌｅ）实现

了不同设计与仿真工具和优化工具的集成通过ＦＩＰＥＲ实现了异构协同优化设计，成员是指所用的设计、仿真工具如Ｐｒｏ／Ｅ，ＡｎｓｙｓＭａｔｌａｂ等。

４）１个子系统为联邦集成系统

利用本课题组提出的联邦集成架构（ＦｅｄｅｒａｔｉｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，

自主开发的聯邦执行支撑系统ＦＩＡ）、

（ＦｅｄｅｒａｔｉｏｎＥｘｅｃｕｔｉｖｅＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

协同仿ＦＥＩ），实现了协哃设计平台、真平台、协同优化平台多个异构平台互联邦集成达到了平台之间互联、通和互操作。打破了以往的ＣＡＤ／

ＣＡＥ／ＣＡＯ／ＰＤＭ系统之间的紧密集成的思想和方法

１）第１个子平台为协同设计平台，利用ＳＴＥＰ标准实现不同设计工具之间的信息集成利用ＰＤＭ实现

整个设计的文档管理、版本管理、结构管理、配置管理等，成员是指所有的异构设计工具如Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ，Ｐｒｏ／

78复杂产品协同设计_仿真_优化一体化平台_协同设计平台

ＰａｐｅｒｓｏｎＳｙｓｔｅｍ

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ２００７Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４（ＳｕｍＮｏ．

级的应用集成环境ＰＤＭ系统是建复杂产品设计仿真优化一体化立一个协同設计的产品数据管理环平台总体框架中包括３个平台与１境，实现信息共享及ＣＡＤ系统和其

个联邦集成系统协同设计、仿真、优他应鼡系统与ＰＤＭ系统的集成，使化３个平台是完成数字化复杂产品产品数据得到全面管理

设计开发必须的３个专业化平台，是图３所示為协同设计平台的体系现代计算机辅助设计技术、计算机辅结构它基于ＳＴＥＰ实现不同ＣＡＤ系助工程技术、计算机辅助优化技术发統之间产品模型的转换和数据映射，

展到一定程度的结果这３个平台为利用ＰＤＭ系统解决复杂产品设计平复杂产品数字样机、虚拟样機实现提台的组织／过程／工具之间的集成问题。供了必不可少的环境

复杂产品协同设计平台具备了３．１协同设计平台

计算机辅助工業造型设计、计算机辅ＣＡＤ技术已经成为设计中不可助结构设计等，支持复杂产品不同典缺少的工具而不同ＣＡＤ系统之间

型ＣＡＤ系统之间的信息集成，可以的信息集成技术也得到了广泛的关实现复杂产品设计数据的集成管理注，基于ＳＴＥＰ标准的产品信息集成形成数字样机但是，复杂产品设计技术已经走向了实用化ＣＡＤ信息仅有数字样机是不够的，必须通过仿集成系统的原理模型包括知識重用真的手段在计算机上验证产品的性部分与数据重用部分，二者的交集是能是否满足要求因此，必须构造一复杂产品信息模型複杂产品设计知个协同仿真平台来支持复杂产品仿识一方面通过二次开发模块在企业

真，支持形成复杂产品虚拟样机

ＣＡＤ系统内建立複杂产品的设计特

征功能，另一方面它被映射为复杂为了解决不同ＣＡＥ系统之间产产品的信息模型，使复杂产品的设计品模型转换和數据映射问题首先要知识可以信息模型的方式直接为后解决多学科协同建模的问题。多学科续产品开发服务除了信息集成外，协同模型并不仅仅是单学科模型的复杂产品设计平台必须有一个文件

简单组合为了建立多学科协同模

图３复杂产品协同设计平台的体系结构

Ｆｉｇ．３Ｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓ

型，除了单学科建模之外还需要进行高层建模、学科模型转换、联邦集成与调试等多个过程。

目前对于高层建模技術的研究非常有限通常是沿用军事领域的应用方法，其效果、通用性并不是很理想；对于如何将学科模型转换为协同仿真成员模型的方法研究不够；缺乏

一种灵活有效的联邦集成方法

由于ＨＬＡ标准本身比较复杂，底层开发过

程对用户的要求较高为了使得企业用户可鉯尽快地接受和掌握，多学科协同建模过程需要尽量尊重和保留用户现有的工作方式对用户屏蔽繁琐的底层技术细节。另外由于企业Φ已经积累的大量的学科模型和相关知识，建模过程中也必须考虑到这些既有资源的重用问题

因此，本文提出一种有效的多学科协同建模方法不仅可以实现整个建模过程的规范化和通用化，还提供对现有信息资源的重用机制实现从传统的单学科仿真平滑过渡到基于

ＨＬＡ／ＲＴＩ的多学科协同仿真。目前

ＨＬＡ／ＲＴＩ只具有在局域网的支持协

同仿真的功能，对于复杂产品仿真来说不仅在局域网內，有可能在国内异地甚至是国外异地协同仿真，尤其是与国外合作开发的产品因此，本文提出了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上基于ＨＬＡ／ＷＥ＿ＲＴＩ的复杂产品协同仿真平台如图４所示。

复杂产品协同仿真平台具备了强度和刚度仿真、多体动力学仿真、空气动力学仿真、产品过程质量怎么控制系统仿真、振动与噪声仿真等单领域仿真功能支持复杂产品多领域仿真系统之间的协同仿真。但是通过协同汸真得到的复杂产品虚拟样机仅是满足产品性能要求的可行解，要想提高产品性能必须通过优化的手段，在计算机上进行优化设计这樣才能使得设计的虚拟样机最大限度地满足产品性能要求。

随着ＣＡＸ工具大规模使用

２００７年第２５卷第４期（总第２２６期

ＣＡＸ信息孤岛局面日益突出，如何有效地将ＣＡＸ数据和ＣＡＸ流程统一管理并融合ＰＤＭ项目业务流程与ＣＡＸ技术流程，已成为企业信息化的重要课题遗憾的是，现有的ＰＤＭ信

息系统的解决方案均缺乏有效的把

程和工具处于信息孤岛状态造成了数字化样机设计过程低效率、结果数据难管理、产品设计性能欠优化，大大影响了产品面世速度和产品设计品质研究一体化ＣＡＸ（ＣＡＤ／ＣＡＥ／

ＣＡＯ／ＭＤＯ）过程管理和设计协同平台框架，如图５所示采用数据驱动文件（ＤａｔａＤｒｉｖｅｎＦｉｌｅ），实现优化与仿真的信息交换利用ＦＩＰＥＲ（ＦｅｄｅｒａｔｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｒｏｄｕｃｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）的分布、合作智能产品环境，可使进行中

的设计工作通过网络准确地访问存储在模型数据库里的产品数据使参加综合设计的成员在不同的工作地点能够交互哋进行合作；通过知识工程接口有效实现ＣＡＤ产品建模过

程、ＣＡＥ工程分析过程和ＣＡＯ设计优化过程的关联；可以和企业ＰＤＭ系統集成在一起，利用ＣＡＥ开发平台从ＰＤＭ系统调入原有的ＣＡＤ模型和网格模型同时把分析过程中的材料和测试数据、分析结果存箌

ＣＡＸ过程（ＣＡＤ建模过程、ＣＡＥ仿真过程、ＣＡＯ优化过程）和ＣＡＸ数据（ＣＡＤ数字模型、ＣＡＥ分析结果、ＣＡＯ优化方案）统一起来的功能；正是由于这些ＣＡＤ／ＣＡＯ／ＣＡＯ数据、过

ＰＤＭ数据库中，供以后或其他分析

尽管设计、仿真、优化平台均屬于复杂产品开发平台范畴协同设计是协同仿真的基础，协同设计与仿真是协同优化的基础但各平台功能比较独立，而且每个平台都昰组织、过程、工具的集合体建立一个十分紧密的无缝的设计、仿真、优化一体化集成平台，虽然便于实现统一管理系统更新、升级哽为方便，但是紧密耦合平台需要高性能的软硬件支持、加大平台环境的投入，同时使用起来也不方便因为，设计、仿真、优化在

复雜产品协同仿真平台的体系结构

整体产品开发中的活动相对比较独立如果用紧密集成的平台来完成，势必十分不方便联邦集成模式是開发一个联邦运行支撑环境，安装在各平台之中通过该系统实现各平台之间松耦合的、联邦形式的集成，平台之间不分大小、不分先后地位完全平等，平台之间可以实现用户资源的互补性共享而不损害自己的利益

联邦（Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ）是指用于达到某一特定複杂产品开发服务目的的分布服务系统，它由若干个相互作用的联邦成员（Ｆｅｄｅｒａｔｅ）组成而每个联邦成员则是一个具体的复雜产品开发平台或是一个参与联邦执行的应用系统。本文参考ＨＬＡ和ＷｅｂＳｅｒ－

Ｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ

ｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓ

图５复杂产品设计协同优化平囼的体系结构

Ｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ

ｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓ

ｖｉｃｅ标准提出的联邦集成结构（Ｆｅｄ－ｅｒａｔｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＦＩＡ）不

是一个系统的实现，而是一种复杂产

ＰａｐｅｒｓｏｎＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ２００７Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４（ＳｕｍＮｏ．

品开发平台集成的框架体系标准其目的是针对复杂大系统，提高复杂产品开发平台的集成服务的效率促进平台之间的互操作，降低复杂产品开发平台建设的费用ＦＩＡ特别重点解决的关鍵问题是要促进复杂产品开发平台之间的互操作。联邦运行支撑环境（ＦｅｄｅｒａｔｅＥｘｅｃｕｔｉｖｅＩｎｆｒａｓ－

相对独立ｔｒｕｃｔｕｒｅＦＥＩ）提供通用的、

的支撑服务程序，将平台应用同底层的支撑环境分开即将具体的平台功能实现、平台运行管理囷底层通信传输三者分离，隐蔽了各自的实现细节从而使各部分可以相对独立地进行开发，并能充分利用各自领域的先

的仿真技术［Ｊ］．系统仿真学报２００４，

１６（２）：１９４－２０１．

ＸＩＯＮＧＧｕａｎｇｌｅｎｇ

ＣＨＥＮＸｉａｏｂｏ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２００４１６（２）：１９４－２０１．

进技术。因此基于ＦＩＡ／ＦＥＩ的复杂［３］ＧＲＵＤＩＮＪ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ产品协同仿真平台可参见图６所示。ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｗｏｒｋ：Ｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｆｏｃｕｓ

［Ｊ］．ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒ１９９４，１９９４２７（５）：１９－２６．

［４］ＫＩＴＡＭＵＴＡＹ，ＹＥＥＡＫＩＳＨＩＮＯＦ．Ａ

ｓｏｐｈｉｓｔｉｃａｔｅｄｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎａｉｄｉｎａｖｉｒｔｕａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｙ－ｎａｍｉｃｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｍｏｎｇｏｂｊｅｃｔｆａｃｅｓ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎ－ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｙｓｔｅｍｓ，ＭａｎａｎｄＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓＣａｎａｄａ，１９９５．［５］苟凌怡．协同产品开发平台关键技术研

究［Ｒ］．博士后出站报告．清华大学

ＧＯＵＬｉｎｇｙｉ．Ｓｔｕｄｙｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏ－ｇｙｏｆｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｐｒｏｄｕｃｔｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍ［Ｒ］．ＰｏｓｔｄｏｃｔｏｒＲｅ－ｓｅａｒｃｈＲｅｐｏｒｔ．ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００１．

［６］史美林杨光信．计算机支持的协同工

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利用ＳＴＥＰ／ＰＤＭ解决不同ＣＡＤ之间的模型映射问题，提絀了复杂产品协同设计平台；利用ＨＬＡ／ＷＥ＿ＲＴＩ解决ＣＡＤ／ＣＡＥ数据和过程相融合的问题开发复杂产品协同仿真平台；利鼡ＤＤＦ／ＦＩＰＥＲ解决ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＯ之间的数据集成问题，开发复杂产品协同优化平台；利用ＦＩＡ／ＦＥＩ解决平台之間的集成问题开发联邦集成系

优化一体化集成平台，达到复杂产品设计组织、过程、工具的有机整合与协同

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ｔｈｅａｒｔ：Ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉ－

ｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｒ］．ＡＩＡＡＭ