新型装备概念设计FBS模型研究

概念设计是新型装备设计过程中最富创造性的阶段,其根本目的就是要创新装备,以满足使用主体的功能需求.因此,研究和实现新型装备的功能是其概念设计的核心问题,对提高新型装备设计的创新性和高效性,降低装备成本和提高竞争力,具有非常重要的理论意义和现实意义.在借鉴国内外相关研究成果的基础上,将新型装备的功能特征、行为特征和结构特征结合起来,提出一种新型装备概念设计的FBS模型,并给出具体的实施步骤和应用实例,可以为新型装备概念设计提供一种新的研究途径.     

通用防空反导火力优化分配方法

针对通用防空反导实时火力优化分配问题,分析了火力分配原则,综合考虑资源约束、空间关系约束以及人工干预等约束条件,以拦截效能最大、消耗费用最小为目标建立火力优化分配模型,并详细设计了拦截效能和消耗费用的表示模型;在该模型基础上,设计了一种基于离散粒子群的优化求解算法;通过仿真验证了模型的合理性和算法的可行性,对通用防空反导指挥控制系统研制具有一定指导意义.     

并行设计技术在模拟训练仪研制中的应用

针对模拟训练仪传统开发方法中存在的问题,在新一代产品研制过程中引入并行设计方法.阐述了并行设计技术的基本概念,详细研究了并行设计技术在需求论证、概念设计、详细设计、工艺设计、生产和调试等各个阶段的具体应用,总结了并行设计中采用的建立协同工作环境、建立并行开发模型、建立产品数据库等关键技术,并指出了影响并行技术有效实施的关键所在.结果表明,与串行设计方法相比,并行设计方法的应用缩短了研制周期,提高了设计制造质量,降低了成本,取得了较好的经济效益和用户满意度.     

面向概念设计的虚拟原型描述模型与语言

针对概念设计的特点以及虚拟原型的特征分类 ,提出了基于虚拟原型的概念设计模型V -desModel及其描述语言VPML ,其核心是利用产品视图模型描述设计对象 ,将虚拟特征概念融入视图模型中 ,并采用可扩展“三维实体 -约束图”描述设计对象之间的约束关系。V -desModel模型和VPML语言能有效地支持基于虚拟原型的概念设计过程 ,较好地解决了概念设计中产品虚拟原型的逼真性要求和设计信息不完备之间的矛盾 ,为多领域系统在概念设计阶段的协同设计、并行设计及联合仿真过程提供一致的模型描述     

地空导弹武器装备研制费用估算方法

通过对装备研制费用的组成和影响因素进行分析,建立了以系统设计水平、先进程度及重复设计为因子的参数费用估算模型,并建立了系统目标特性、射击能力、抗干扰性、可用性和地面机动性与系统设计水平、先进程度及重复设计的关系模型,实例证明此方法对地空导弹装备研制费用的估算切实有效.     

QFD理论在舰船动力装置概念设计中的应用

针对舰船动力装置传统概念设计阶段存在的问题,研究了将QFD理论应用到舰船动力装置概念设计中的方法,并讨论了需求分析质量屋和方案设计质量屋的构建方法及相关算法、方案的综合模糊评价等实施过程中的相关问题,同时以CODAD型动力装置传动装置概念设计为算例对所研究的内容进行了验证。结果表明:该研究方法将为舰船动力装置概念设计提供科学的指导,并为设计质量的提高奠定一定的理论基础。     

基于图分割的机械系统概念模块划分

为更好地实现机械系统的模块化设计,在基于功能-行为-概念结构(function-behavior-conceptualstructure,FBCS)的产品概念设计过程中引入面向产品概念要素的图分割聚类算法,建立了一种面向FBCS的产品概念模块划分方法。以堆垛机推拉机构为例,分析了根据产品的总体目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解迭代的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,提出黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合的概念产品建模方法,以建立产品子功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素(功能、行为、概念结构、接口)的相关关系分析方法,并引入图分割聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。推拉机构的概念模块划分证明该方法是可行和有效的。     

基于SysML需求图的武器装备功能需求描述方法

在武器装备需求论证工作中,军方使用人员与研制设计人员对武器装备需求内容的描述不可避免地存在着一定的偏差,进而可能造成武器装备研制工作的迟滞和设计偏差。针对这一问题,借鉴SysML需求图建立武器装备功能需求描述模型,主要分析了总功能需求模型、功能需求关系接口模型、功能需求实现接口模型和需求验证接口模型,最后,以坦克功能需求描述为例,给出了基于SysML需求图的坦克功能需求描述方法。描述的结果表明,SysML需求图能够准确地对坦克功能需求进行描述,并且易于理解和操作。     

潜艇概念设计阶段的多目标优化研究

研究了潜艇在概念设计阶段的多目标优化问题。基于多目标遗传算法(MOGA),把潜艇航速和排水量这两个概念设计阶段的重要属性作为目标函数,考虑了浮力平衡和水下稳性等约束条件,研究了潜艇主尺度确定的问题。计算了一个潜艇概念的数值算例,给出了多目标优化问题的Pareto前沿。文中给出的方法能够快速求解多目标优化解,为实际的潜艇设计提供参考。     

基于遗传算法的航空兵出动架次计算方法

针对航空兵出动架次计算问题,基于资源受限项目调度理论进行问题描述和建模,以给定兵力对目标任务的最大出动架次为效能指标,分析影响因素和约束条件,建立了问题数学模型.根据问题模型特点,采用遗传算法进行求解,针对染色体编码问题,设计了一种扩展任务列表编码方法;针对初始解集求解问题,提出了一种基于优先规则的出动架次分配算法.并构建了航空兵出动架次计算仿真算例对问题模型和求解算法进行验证,实验结果表明,所提模型和算法能够有效求解大规模航空兵出动架次计算问题.     

QFD在装甲装备质量监控分析中的应用

针对装甲装备质量监控对象不明确的问题,分析了质量功能展开(Quality Function Development,QFD)在质量监控分析中应用的可行性,提出了基于QFD的装甲装备质量监控分析方法,构建了装甲装备质量监控指标的QFD瀑布式分解模型。通过过程规划、特性规划、指标规划3个环节,确定了装甲装备储存、动用、保养、修理为质量监控的关键过程,性能及时间性为质量监控的关键特性,完好率、平均故障间隔时间、使用可用度、平均修复时间为质量监控的关键指标。     

面向产品配置的模块求解策略研究

针对模块化设计的产品配置阶段,提出了基于模块族特征参数模型的模块配置集生成流程。详细阐述利用质量功能配置(QFD)将用户需求定量映射为模块特征参数的方法,描述了依据相似度计算模型按照映射关系从模块库中检索模块的过程,从而为构建产品模块配置集、确定产品配置方案提供了完整的途径。     

基于GQFD的警用反恐无人机战技性能需求分析

为有效应对新疆地区频发的暴力恐怖事件性,武警部队广泛装备警用反恐无人机,以提高遂行反恐任务的能力。采用基于灰关联分析的质量功能展开方法(GQFD)对警用反恐无人机的任务进行分析,建立需求分析质量屋(HOQ)模型,得到了警用反恐无人机的关键技术性能及其重要度排序。通过对警用反恐无人机的战技性能分析,为驻疆武警部队装备反恐无人机提供技术指导与决策参考。     

级联失效下非对称依赖网络鲁棒性研究

研究级联失效下网络化信息物理系统的鲁棒性具有重要的现实意义。针对具有单向依赖关系的信息物理系统构建双层非对称依赖网络模型,综合依赖失效和过载失效设计级联失效模型,提出一种更贴近实际的非对称攻击方式,并给出一种资源限制下的节点容量分配方式。针对无标度子网构成的非对称依赖网络进行了仿真实验,结果表明:网络鲁棒性与子网络平均度、度指数、节点容量等呈正相关关系;同配依赖网络以及按度值分配节点容量的网络具有更高的鲁棒性;非对称依赖网络面对蓄意攻击时具有脆弱性;以同等力度单独攻击被依赖子网时,网络受到的损伤更大。构建的模型及发现的规律对于研究网络鲁棒性、优化网络设计具有一定的参考价值。     

复杂约束下的导弹作战任务规划模型和算法研究

导弹作战任务规划是一个涉及时间、资源、质量和其他关系约束的复杂问题。首先通过定义约束满足效用对基本约束满足模型进行了扩展，建立了导弹任务规划的约束满足优化模型。在此基础上，研究了任务规划模型求解的时间和效用传播算法，提出了基于综合效用的优化求解框架。该模型和求解框架易于解决具有多种约束因素的复杂问题，具有较好的通用性。通过定义软、硬约束效用，使得实际任务规划问题求解具有更好的灵活性。     

基于QFD的维修质量管理部门设计

介绍了质量功能展开(quality function dep loym ent,QFD)的基本原理,分析了维修质量管理的目标和维修质量环,并结合具体案例,阐述了QFD在维修质量管理部门设计中的应用方法。     

基于QFD的陆军电子对抗装备作战需求应用

以陆军电子对抗装备为研究对象,指出了该类型装备作战需求确定过程中所存在的难点问题,阐述了工业设计中运用较为成熟的质量功能展开基本原理及方法,并将其引用到装备作战需求论证过程之中,在一定程度上改善了当前需求论证方法不足,提高了作战用户在需求论证中的主动地位,实现了用户提出的作战需求向装备特征的转化目的.     

复杂约束下的导弹作战任务规划模型和算法研究*

导弹作战任务规划是一个涉及时间、资源、质量和其他关系约束的复杂问题.首先通过定叉约束满足效用对基本约束满足模型进行了扩展,建立了导弹任务规划的约束满足优化模型.在此基础上,研究了任务规划模型求解的时间和效用传播算法,提出了基于综合效用的优化求解框架.该模型和求解框架易于解决具有多种约束因素的复杂问题,具有较好的通用性.通过定义软、硬约束效用,使得实际任务规划问题求解具有更好的灵活性.     

基于XML／RDF的油料装备模块化协同设计网格主体资源表达

针对协同设计网格中油料装备模块化协同设计主体资源规范化表达问题,提出按照模块设计能力划分油料装备模块化协同设计主体资源的分类体系,给出油料装备模块化协同设计主体资源的信息描述模型。在此基础上,采用元数据完成了油料装备模块化协同设计主体资源描述的元数据集的定义,并采用可扩展的资源描述框架RDF实现了元数据集的描述,规范了具有值域要求属性的赋值空间,给出了基于元数据集的油料装备模块化协同设计主体资源的RDF描述方法,解决了协同设计网格中统一完整和无二义性地描述资源对象的问题,并提出了利用资源表达向导的策略,规范和简化了资源主体的资源表达。     

基于约束满足的多目标对地观测卫星成像调度

EOS(对地观测卫星)成像调度需要根据用户提出的成像任务需求确定卫星成像序列,是一个复杂的组合优化问题。考虑到成像侧视约束条件,建立EOS成像调度的多目标有向无环约束图模型。在此模型的基础上提出了基于SPEA2(strength pareto evolutionary algorithm 2)的多目标成像调度算法,采用约束控制技术设计遗传算子处理成像约束。经过三个实际的多目标成像调度问题测试,表明该算法可以有效地解决EOS成像调度问题。