虚拟产品开发及其仿真模型的研究与应用

第!卷第"期计算机集成制造系统—#$%&

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虚拟产品开发及其仿真模型的研究与应用

潘

军，马登哲，蒋祖华

收稿日期：,--=?-"?,"；修订日期：,--=?=,?=B 。基金项目：国家自然科学基金资助项目（@"!!"@-@）。作者简介：潘

军（="B@?），男，四川人，上海交通大学机械工程学院#$%研究所博士研究生，主要从事工程仿真分析、虚拟样机技术和虚拟产品开发等研究。C ?.6:)：D04/64=-=E=>F*9(.；D04/64=-=E G(1.6:)*9(.。

（上海交通大学机械工程学院#$%研究所，上海

,---F-）

摘要：首先总结了虚拟产品开发的定义、特点和关键技术，分析了虚拟产品开发对仿真模型的要求，在研究

仿真定义和分类的基础上，建立具有统一结构的驾驭仿真模型框架，并给出了该框架的信息组织和逻辑结构，讨论了驾驭控制的实现策略，最后通过复合材料结构虚拟设计的实施进行了验证。

关键词：虚拟产品开发；仿真模型；驾驭；复合材料结构中图分类号：HIF"=*B,；HJ=,

文献标识码：K

!引言

产品开发是虚拟制造系统（’:3106)%640869103L

:45，’%）

的信息源，它应用仿真建模原理，从仿真角度对系统行为、设计者行为、产品活动行为进行预测，涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、设计思维过程仿真和设计交互行为仿真等。通过仿真对设计结果进行评价，实现设计过程的早期反馈，避免或减少实际产品加工的反复。

目前，仿真技术在产品设计的工程化方面已取得了许多成果，但这些成果多是从工程分析的角度

对产品性能进行仿真［=］

。其核心部分是一计算和调度过程，是在已知设计变量、设计目标和设计约束的

情况下，通过对产品模型的计算给出一系列数据。虚拟产品开发（’IM ）是在基于仿真模型的基础上实现产品开发过程的演变，有其独有的特点和内涵。为此，有必要分析虚拟产品开发对仿真模型提出的新要求，研究支持虚拟产品开发的仿真模型框架，更好地为虚拟产品开发服务。

"虚拟产品开发

"#"相关研究

为满足缩短产品开发周期，提高产品开发过程

质量和尽快占有市场的需求，目前产品开发的研究多集中于产品开发过程、产品设计方法学和产品建

模等［=?A ］

。产品开发过程研究注重产品及其制造过

程的并行设计，通过不同学科产品开发人员的合作与协调，优化产品开发过程，达到缩短产品开发周期，提高开发过程质量的目的。体现这种哲理和方法论的典型代表是并行工程（#C ）。产品设计方法学研究，将设计提升到系统层次，成为支持产品开发全过程制造系统的设计与开发的系统行为。产品建模居于产品开发活动的中心，在N*O*P360<2对不同产品模型进行归纳和总结后的几年间，出现了新产品开发策略和新技术，使产品建模的理论和实践又取得了许多进展，比如在虚拟制造领域内，文献［@，>］

就分别提出了基于全息概念的全息产品模型和基于产品定义单元及元建模技术的产品模型，但目前产品建模在理论基础和实施策略上尚未达到共识。

文献［B ］在新产品开发策略中提出了基于仿真的设计（&JM ），如图=所示。该模式使整个产品开发过程在基于仿真的设计环境中呈螺旋式上升，产品开发过程不限于平面推进状态。美国国防部高级

万方数据