面向全生命周期虚拟产品模型的研究与应用

制造业面对频繁变化的外部需求必须作出迅速响应，这迫使企业利用信息技术来形成一条透明的、通贯产品全生命周期的业务流程。建立面向全生命周期虚拟产品模型是实现此目标的关键。面向全生命周期虚拟产品模型是对全生命周期产品信息进行的结构化集成，它是信息集成和过程集成的核心。同时，基于面向全生命周期虚拟产品模型可以方便地进行各应用系统(如CAx/PDM/ERP)的集成。本文提出了面向全生命周期虚拟产品的概念，建立其体系结构，并对面向全生命周期虚拟产品模型的理论、实现方法和应用进行研究。 第一章分析制造企业的发展背景，概述先进制造哲理模式和IT技术在企业中的应用以及制造企业亟待解决的问题。指出产品模型同这些问题之间的关系。将产品模型分为面向CAx技术的单元产品模型、面向数字原型的虚拟产品模型和面向全生命周期虚拟产品模型，并对产品模型技术进行综述。 第二章研究面向全生命周期虚拟产品的概念。首先对产品形成过程集成的三个阶段(过程序列、过程链和过程流)进行分析，指出过程流阶段是发展趋势并讨论了面向全生命周期虚拟产品模型的重要性。给出面向全生命周期虚拟产品模型的定义，并通过一个三维视图来描述面向全生命周期虚拟产品模型的体系结构。在此基础上，对面向全生命周期虚拟产品模型的性质、内容和范围进行描述，虚拟产品模型、项目模型和工作流模型的集成是过程流阶段另一个需要解决的问题，在对项目模型和工作流模型进行描述的基础上给出三者之间的集成方式。 第三章对面向全生命周期虚拟产品模型进行了理论研究。面向全生命周期虚拟产品模型对全生命周期产品信息进行结构化集成；在结构化过程中应使产品信息表达合理，为产品信息的快速检索、重用、修改以及追踪提供基础。提出利用超图理论对面向全生命周期虚拟产品模型进行理论研究。引入进化超图网络对全生命周期中产品过程信息进行形式化表达。用结构化超图对产品信息的分类和组织关系进行形式化描述。在形式化描述的基础上，借用超图理论可对面向全生命周期虚拟产品模型进行进一步研究。 第四章研究面向全生命周期虚拟产品模型的实现方法。以事物特性表为核心对面向全生命周期虚拟产品模型进行实现方法研究。对产品开发设计过程进行分析，将其分为三类过程：变型产品开发、新产品开发和快速产品设计过程。对产品主文档和主结构的概念、原理和实现方法进行研究。主文档和主结构是面向全生命周期虚拟产品模型主要组成部分。主文档和主结构在标准化和规范化基础上，以事物特性表为核心，完整、一致地对产品各视图信息及其联系进行了表达。 第五章研究基于虚拟产品模型的系统集成方法和应用。面向全生命周期虚拟产品模型在逻辑上把产品信息联系在一起，需要把分散在各个物理位置的应用系统集成在一起。系统集成的方法和模式有多种，本文重点对基于虚拟产品模型的系统集成数据结构进行了研究，并 浙江大学博士学位论文；面向全生命周期虚拟产品模型的研究与应用 给出了 CAx／PDM：ffiRI＞系统集成的数据结构。通过建立 SmarTeam PDM与 SAP Rj3 ERP系 统集成原型进行应用研究。 第六章是面向全生命周期虚拟产品模型的应用研究。以汽轮机汽缸体的开发设计来进行 应用研究。分析汽轮机开发的基本特点和过程，给出汽轮机汽缸体开发设计的方法。以Pro／E 为应用工具，建立汽轮机汽缸体的主文档和主结构，并在此基础上实现汽缸体的配置设计。 验证了面向全生命周期虚拟产品模型概念、原理和实现方法的正确性。 最后，在第七章总结了全文的主要研究内容及创新点，并展望了未来的研究工作。