成果名称：基于协同设计与并行工程的复杂产品虚拟样机技术
申请单位：清华大学
鉴定编号：鉴字[教TP2005]第032号
鉴定日期：2005.10.29
学 科：15自控管理
成果简介：（1000字以内，可公开部分）
本项目来源于国家863计划“基于协同设计与并行工程的复杂产品虚拟样机技术”（编号2002AA411320），属于先进制造与自动化领域。本项目以铁路机车等典型复杂产品为研究背景，以多学科建模与协同仿真技术为核心，将HLA标准引入产品设计领域，在复杂产品虚拟样机的总体技术、多学科建模、协同仿真平台、协同参数设计等关键技术研究方面取得了突破，并在铁路机车、工程机械等典型产品开发中取得了良好的应用效果。
l、研究成果
（1）建立了基于HLA的虚拟样机总体技术框架，提出了分布式网络环境下虚拟样机多学科协同仿真环境的体系结构、集成机制和关键支撑技术。
（2）提出了基于HLA的柔性联邦建模方法和基于协同仿真适配器的学科模型集成方法，实现了分布式环境下的多学科联邦建模和协同仿真运行。
（3）研究了复杂产品虚拟样机各种数据、模型、工具、流程以及IPT团队的有效管理方法与技术。
（4）针对复杂产品虚拟样机中的多学科协同参数设计问题，提出了一种基于参数协调模型的协同设计框架，研究了约束建模、解空间监控、一致性区间求解、基于鲁棒性的参数优化方法。
2、软件开发
（1）研究开发了具有自主知识产权的“复杂产品多学科协同仿真平台”软件系统（国家版权局登记号2004SRBJ0908），为复杂产品虚拟样机的实施提供了协同仿真建模、仿真资源管理、仿真运行管理的支撑环境。
（2）自主开发了“虚拟样机协调管理与冲突解决系统”，主要用于在产品的参数设计阶段，实现对产品设计变量的冲突检测、冲突协调以及参数鲁棒性优化。
3、主要应用
（1）在新型铁路机车开发中，进行了列车倾摆控制机构的多学科协同仿真技术应用，建立了多学科虚拟样机模型，实现了多学科协同化、集成化的虚拟样机开发，并取得了显著的应用效果。
（2）山东常林机械集团股份有限公司在YZ18JA型振动压路机等新产品开发中，应用了“复杂产品多学科协同仿真平台”软件，对关键零部件进行了多学科协同设计与仿真分析，实现新产品的开发周期缩短30%，制造周期缩短25%，每年可节约新产品性能试验和可靠性试验费用200万元，关键零部件机加工废品率降低约85%，节约资金50万元；直接质量损失费用减少支出15%，每年可节约150万元以上。
4、应用前景
本项目解决了复杂产品虚拟样机的一些关键技术问题，自主研制和开发的“复杂产品多学科协同仿真平台”软件系统，具有完善和通用的系统功能，为复杂产品虚拟样机的实施提供了协同仿真建模、仿真资源管理、仿真运行管理的支撑环境，为今后在我国一些重点行业开展虚拟样机技术的应用奠定了基础。
