机械系统集成设计中的知识流理论与建模

制造业的竞争已经是设计的竞争，而设计竞争则在很大程度上是引入新技术使产品具有新性能（增加价值）的竞争，支持竞争的基础是知识和新知识获取能力。机械系统较之零部件具有更复杂的结构和对引入新技术更为敏感，所以集成设计的竞争力在更大程度上依赖知识和新知识获取能力。新知识是一个动态集合，知识获取是智力资源依赖的。当资源从垂直结构转变为分布式的结构后，集成设计中频繁进行的新知识获取和应用就是一个知识在各参与设计成员之间流动的过程，而知识集成则是对集成设计的深层次解读。申请项目将从这个视角研究机械系统集成设计，研究设计中的知识和知识流动，流动的驱动力，流动的制约，流动的拓扑结构，可控因素及控制方法等。目的是获得最大流动效率,以使设计具有最大竞争力。在理论研究同时，拟选择大型船舰柴油机这一复杂机械系统的摩擦学设计作为具体对象，进行实施方法的研究，并将研究相应的资源环境建设和使能工具原型的开发。

制造业的竞争已经是设计的竞争，而设计竞争则在很大程度上是引入新技术使产品具有新性能（增加价值）的竞争，支持竞争的基础是知识和新知识获取能力。本项目研究论证了设计的知识本质，即设计过程、设计方法都不能比设计知识研究具有更本质的意义。知识流动规律的研究将构成设计科学研究的核心，而知识集成则是对集成设计的深层次解读。项目基于这个视角展开研究工作。研究定义了设计知识、已有知识、新知识、知识条、知识集等基本概念。研究归纳了设计（包括机械系统集成设计中）存在着四个基本定律：定律一（设计以已有知识为基础）、定律二（设计知识的不完整性）、定律三（设计以新知识获取为中心）与定律四（设计知识的竞争性）。通过对设计知识流动的研究，认为设计知识（集）的流动实际上是一个竞争和进化的过程，设计知识流动是竞争驱动的流动。考虑设计的社会性特征，研究了在分布式资源环境中知识流动基本形式——知识服务的规律，提出了服务提供方和服务消费方利益平衡的原则，开发了知识流驱动力和阻力分析方法。项目以汽车发动机摩擦学设计作为具体对象，研究开发了机械系统集成设计平台雏形和若干支持知识在设计过程中流动的知识服务组件，提出了在分布式资源环境中基于知识服务的知识流引擎——全生命期性能数字样机技术的概念并得到初步实现，该技术不仅可以通过驱动知识流动仿真系统结构、运动、物理行为，还可以仿真系统性能、系统性能的衰退（状态变化）。项目重点建设了相关的服务：汽车发动机摩擦学系统集成设计服务，发动机摩擦功耗测定服务，汽车发动机基础摩擦学知识服务、发动机在线可视铁谱监测（磨损）分析服务与基于 Modelica 的机械系统建模仿真服务。进一步研究完善了基于广义状态方程的全生命期性能理论，初步形成了基于状态空间法的预测机械系统全生命期中性能变化方法。项目以所研究的理论和技术在一个超大型机械制造企业中进行了企业内分布式资源环境的概念设计研究，小规模的初步实践已经取得显着的经济和技术效益。项目还进行了大量其他相关研究。