企业信息化与知识工程-第09讲.ppt

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1、1生产过程信息化生产过程信息化第一部分第一部分第一部分第一部分 企业信息化企业信息化企业信息化企业信息化2目目 录录2 2 1 1 生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容现代产品开发的特点现代产品开发的特点3现代产品开发通常面向复杂产品现代产品开发通常面向复杂产品l复杂产品是这样一类产品：客户需求复杂系统组成复杂产品技术复杂制造过程复杂项目管理复杂l涉及的子系统多学科技术种类多人员/工具多与外界环境的交互关系复杂l典型复杂产品：航天器、飞机、汽车、复杂机电产品等复杂产品复杂产品1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点4强调系统系统的观点-强调在系统的层次上模拟产品的外观、功能和在特定环境下的

2、行为。现代产品开发与传统产品开发相比，具有如下现代产品开发与传统产品开发相比，具有如下新的特点新的特点：1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点5涉及产品全生命周全生命周期期-可应用于产品开发的全生命周期，并随着产品生命周期的演进而不断丰富和完善；生产生产生产生产销售销售销售销售使用使用使用使用维护维护维护维护/服务服务服务服务报废报废报废报废/回收回收回收回收规划规划规划规划设计设计设计设计/确认确认确认确认制造制造制造制造概念设计概念设计概念设计概念设计1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点6强调不同领域的虚拟化的协同协同设计。1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点7（1）系统组成复杂

3、，往往是机械、控制、电子等多个不同）系统组成复杂，往往是机械、控制、电子等多个不同学科领域子系统的综合组合体；学科领域子系统的综合组合体；（2）开发过程复杂，不仅包括时间纵轴上存在的先后设计）开发过程复杂，不仅包括时间纵轴上存在的先后设计活动，而且包括横轴上某一时刻并发的设计任务之间的互活动，而且包括横轴上某一时刻并发的设计任务之间的互相影响；相影响；（3）系统行为复杂，对总体性能的要求往往高于对单个功）系统行为复杂，对总体性能的要求往往高于对单个功能模块的要求，因而增加了产品开发的难度。能模块的要求，因而增加了产品开发的难度。现代产品开发与传统的产品开发比较具有以下特点：现代产品开发与传统的

4、产品开发比较具有以下特点：现代产品开发与传统的产品开发比较具有以下特点：现代产品开发与传统的产品开发比较具有以下特点：现代产品开发与传统的产品开发比较具有以下特点：现代产品开发与传统的产品开发比较具有以下特点：1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点8 现代产品开发是面向复杂产品，以并行工程思想为指导，以多学科协同设计为核心，以各领域CAx（如CAD、CAM、CAE等）/DFx（如DFA、DFM等）为工具的全新的设计开发模式。其核心是强调系统层面上的优化，重视整体性能。旨在解决航空、航天、汽车、船舶和铁路机车车辆等型号的复杂产品开发，以实现机械、控制、动力学、材料学等多个领域的一体化并行协同设

5、计。1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点9 1 1、计算机技术；、计算机技术；2 2、网络技术。、网络技术。信息技术改变了传统的产品设计。信息技术改变了传统的产品设计。1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点10数字数字BOEING技术趋势技术趋势虚拟设计制造虚拟设计制造全生命周期设计制造全生命周期设计制造PLM并行工程并行工程CE全球化的协作平台全球化的协作平台EXSTAR美国美国B777的应用效果的应用效果开发周期：开发周期：9年年4.5年年成本降低：成本降低：25100整机数字化设计整机数字化设计世界垄断与霸主地位世界垄断与霸主地位制造业发生的深刻变革制造业发生的深刻变革数字化飞机数

6、字化飞机实例实例1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点11技术趋势技术趋势数字化设计制造数字化设计制造虚拟样机虚拟样机全球采购和分销全球采购和分销大规模定制大规模定制通用公司应用状况通用公司应用状况开发周期（开发周期（48月月24月月 12月）月）碰撞试验（碰撞试验（100次次 50次）次）个性化定单个性化定单 3小时小时通过在线采购降低成本通过在线采购降低成本10产品概念设计产品概念设计产品详细设计产品详细设计制造业发生的深刻变革制造业发生的深刻变革数字化轿车数字化轿车实例实例1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点12大变形大变形碰撞仿真碰撞仿真摆式车空调摆式车空调 通风仿真通风仿真工业

7、设计工业设计疲劳分析疲劳分析仿真仿真动力学动力学仿真仿真气流噪声气流噪声仿真仿真气动压力气动压力仿真仿真结构噪声结构噪声仿真仿真双层车双层车模态仿真模态仿真温度场温度场仿真仿真D38轻量轻量化设计化设计强度强度分析分析制动及冲击制动及冲击响应仿真响应仿真1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点13传统的产品开发传统的产品开发1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点14现代产品开发现代产品开发（第一阶段：计算机辅助设计）（第一阶段：计算机辅助设计）物理样机物理样机设计验证与测设计验证与测试试概念概念控制设计师控制设计师机械设计师机械设计师设计设计设计设计1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点1

8、5现代产品开发现代产品开发（第二阶段：网络化协同设计）（第二阶段：网络化协同设计）概念概念物理样机物理样机控制设计师控制设计师机械设计师机械设计师一致性一致性建模与设计建模与设计虚拟样机虚拟样机设计验证与测试设计验证与测试建建 模模设设 计计仿仿 真真协协 同同集集 成成管管 理理1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点16KBEKBE技术技术技术技术知识型制造企业知识型制造企业知识型制造企业知识型制造企业整体优化整体优化整体优化整体优化知识管理知识管理知识管理知识管理企业企业企业企业3 3企业企业企业企业n n企业企业企业企业1 1企业企业企业企业2 2企业间合作企业间合作企业间合作企业间合

9、作现代产品开发现代产品开发现代产品开发现代产品开发（第三阶段：基于知识的设计）（第三阶段：基于知识的设计）（第三阶段：基于知识的设计）（第三阶段：基于知识的设计）1.现代产品开发的特点现代产品开发的特点172.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容生产过程的信息化生产过程的信息化生产过程的信息化生产过程的信息化建建 模模设设 计计仿仿 真真协协 同同集集 成成181 1、建模、建模 对对于于现现实实世世界界中中的的物物体体，从从人人们们的的想想象象出出发发，到到完完成成它的计算机内部表示的这一过程称之为建模。它的计算机内部表示的这一过程称之为建模。复杂产品的建模复杂产品的建模多学科协同建模多

10、学科协同建模机械产品的建模机械产品的建模曲面建模（曲面建模（CATIA）实体建模（实体建模（I-DEAS）参数化建模（参数化建模（Pro/ENGINEER）2.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容192.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容202 2、设计、设计 设设计计是是对对以以前前从从未未解解决决的的问问题题建建立立和和定定义义解解决决方方法法与与相相关关结结构构，或或者者对对以以前前已已经经解解决决的的问问题题建建立立和和定定义义新新的的解解决方法决方法。多学科设计优化多学科设计优化智能优化方法智能优化方法鲁棒设计方法鲁棒设计方法遗传算法（）遗传算法（）禁忌搜索（）禁忌搜索（）

11、模拟退火（）模拟退火（）2.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容213 3、仿真、仿真 仿仿真真指指在在实实际际系系统统尚尚不不存存在在的的情情况况下下对对于于系系统统或或活活动动本质的实现本质的实现。多学科并行协同仿真方法多学科并行协同仿真方法虚拟样机技术虚拟样机技术单学科的仿真方法单学科的仿真方法有限元分析领域（有限元分析领域（ANSYS）多体动力学领域（多体动力学领域（ADAMS）控制分析领域（控制分析领域（MATLAB）2.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容222.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容23机械系统与控制系统协同仿真机械系统与控制系统协同仿真机械系统与控制系

12、统协同仿真机械系统与控制系统协同仿真Mechanical System Simulation-Create ADAMS model-Define control inputs and sensor outputsControl System Design-Build system block diagram-Include ADAMS blockGives a very accurate model of the system without having to develop equations by hand-Export model-Create info file2.生产过程信息化的内

13、容生产过程信息化的内容24结果结果结果结果-Connect inputs and outputs-Perform simulation of combined systems-Simulate and analyze-Visualize system in motionMechanical System SimulationControl System Design2.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容252.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容虚拟样机虚拟样机264 4、协同、协同 因因特特网网的的发发展展为为跨跨地地区区的的协协同同设设计计提提供供了了很很好好的的平平台台，可可以

14、以比比较较方方便便地地建建立立基基于于因因特特网网/外外联联网网的的企企业业内内跨跨地地区区的的协协同设计网络。该网络具有如下功能：同设计网络。该网络具有如下功能：1）分分布布在在各各地地的的销销售售和和服服务务人人员员可可以以在在协协同同设设计计网网络络上上提供市场反馈信息，使设计人员更好地了解市场变化情况。提供市场反馈信息，使设计人员更好地了解市场变化情况。2）设设计计人人员员可可以以在在协协同同设设计计网网络络上上公公布布一一些些新新产产品品的的方方案或草图，听取各方面的意见。案或草图，听取各方面的意见。3）围围绕绕某某产产品品的的开开发发、设设计计和和加加工工等等问问题题，有有关关人人

15、员员可可以在网络上展开充分讨论。以在网络上展开充分讨论。4）在网络上可提供大量的设计资源，供设计人员共享。）在网络上可提供大量的设计资源，供设计人员共享。2.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容275 5、集成、集成 信信息息集集成成。使使企企业业内内的的信信息息渠渠道道畅畅通通，减减少少不不必必要要的的信息转换环节。信息转换环节。知知识识集集成成。是是对对分分散散在在企企业业中中的的知知识识，主主要要是是存存在在企企业业员员工工头头脑脑中中的的意意会会型型知知识识进进行行集集成成整整合合，对对分分散散在在不不同同协作单位间的知识进行集成整合。协作单位间的知识进行集成整合。企企业业间间的的集集成成。充充分分利利用用社社会会化化资资源源，协协同同进进化化；扩扩大国际交流，积极开展全球经济一体化活动。大国际交流，积极开展全球经济一体化活动。2.生产过程信息化的内容生产过程信息化的内容