機械系統集成設計中的知識流理論與建模

《機械系統集成設計中的知識流理論與建模》是依託上海交通大學，由謝友柏擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：機械系統集成設計中的知識流理論與建模
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：謝友柏
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

製造業的競爭已經是設計的競爭，而設計競爭則在很大程度上是引入新技術使產品具有新性能（增加價值）的競爭，支持競爭的基礎是知識和新知識獲取能力。機械系統較之零部件具有更複雜的結構和對引入新技術更為敏感，所以集成設計的競爭力在更大程度上依賴知識和新知識獲取能力。新知識是一個動態集合，知識獲取是智力資源依賴的。當資源從垂直結構轉變為分散式的結構後，集成設計中頻繁進行的新知識獲取和套用就是一個知識在各參與設計成員之間流動的過程，而知識集成則是對集成設計的深層次解讀。申請項目將從這個視角研究機械系統集成設計，研究設計中的知識和知識流動，流動的驅動力，流動的制約，流動的拓撲結構，可控因素及控制方法等。目的是獲得最大流動效率,以使設計具有最大競爭力。在理論研究同時，擬選擇大型船艦柴油機這一複雜機械系統的摩擦學設計作為具體對象，進行實施方法的研究，並將研究相應的資源環境建設和使能工具原型的開發。

結題摘要

製造業的競爭已經是設計的競爭，而設計競爭則在很大程度上是引入新技術使產品具有新性能（增加價值）的競爭，支持競爭的基礎是知識和新知識獲取能力。本項目研究論證了設計的知識本質，即設計過程、設計方法都不能比設計知識研究具有更本質的意義。知識流動規律的研究將構成設計科學研究的核心，而知識集成則是對集成設計的深層次解讀。項目基於這個視角展開研究工作。研究定義了設計知識、已有知識、新知識、知識條、知識集等基本概念。研究歸納了設計（包括機械系統集成設計中）存在著四個基本定律：定律一（設計以已有知識為基礎）、定律二（設計知識的不完整性）、定律三（設計以新知識獲取為中心）與定律四（設計知識的競爭性）。通過對設計知識流動的研究，認為設計知識（集）的流動實際上是一個競爭和進化的過程，設計知識流動是競爭驅動的流動。考慮設計的社會性特徵，研究了在分散式資源環境中知識流動基本形式——知識服務的規律，提出了服務提供方和服務消費方利益平衡的原則，開發了知識流驅動力和阻力分析方法。項目以汽車發動機摩擦學設計作為具體對象，研究開發了機械系統集成設計平台雛形和若干支持知識在設計過程中流動的知識服務組件，提出了在分散式資源環境中基於知識服務的知識流引擎——全生命期性能數字樣機技術的概念並得到初步實現，該技術不僅可以通過驅動知識流動仿真系統結構、運動、物理行為，還可以仿真系統性能、系統性能的衰退（狀態變化）。項目重點建設了相關的服務：汽車發動機摩擦學系統集成設計服務，發動機摩擦功耗測定服務，汽車發動機基礎摩擦學知識服務、發動機線上可視鐵譜監測（磨損）分析服務與基於 Modelica 的機械系統建模仿真服務。進一步研究完善了基於廣義狀態方程的全生命期性能理論，初步形成了基於狀態空間法的預測機械系統全生命期中性能變化方法。項目以所研究的理論和技術在一個超大型機械製造企業中進行了企業內分散式資源環境的概念設計研究，小規模的初步實踐已經取得顯著的經濟和技術效益。項目還進行了大量其他相關研究。