（车辆工程专业论文）基于知识工程和数字仿真的产品远程定制方法研究与应用.pdf

上海交通大学博士学位论文 摘要 基于知识工程和数字仿真的产品远程定制方法研究与应用 摘要 客户化定制正日益成为提高工业产品市场竞争力的主要手段之一， 对于其中的客户驱动定制模式，国内外研究尚不成熟。在这类定制中客 户可直接修改产品的参数指标，还要考虑这些定制的参数是否对产品的 结构和性能有影响。通过当前研究最熟的网格计算进行产品远程客户化 定制是网格应用的发展趋势之一。因此，为了使企业在设计和生产定制 产品的过程中，更快、更好地响应客户的个性化需求，如何把产品定制 设计与仿真方法和网格技术相结合进行产品的远程客户化定制，已成为 当前客户化定制的研究热点。 本文从客户驱动定制的角度出发，基于知识工程和数字仿真理论， 研究产品的设计知识模型和乘员安全性评价方法，并在此基础上开发具 有数字化设计和仿真能力的产品远程定制系统，具体内容包括： 针对知识工程在产品设计中的应用，探讨了定制产品中设计知识的 形式、表示、获取和运用。通过对产品设计知识进行归类，利用面向对 象方法表达产品的总体参数、零件的独立参数、设计经验和规则，采用 框架结构表示产品的结构配置树，将这些知识符号化并存储到实例库、 数据库和规则库中，建立了产品设计知识库。为了在定制设计中集成产 品设计知识，提出使用a n d o r - t r e e 树状结构来表达产品族体系结构 树。根据该结构中功能模块的配置及其参数和特征，重构了一个新产品 设计方案。将产品设计知识表达与产品族体系设计结合起来，提出了产 品知识表达的三层次模型，即几何信息层、语义规则层和产品数据层。 通过在语义规则层使用横向继承体系和纵向引用体系完整地表达产品族 体系的多样化设计知识。利用产品设计知识模型驱动产品的定制设计， 能够实现设计知识的重用，提高产品设计的正确率和图纸的标准化程度， 进而提高客户化定制产品的设计速度和设计质量。 为了验证定制产品的设计结果是否正确及改进设计，需要通过仿真 手段来检验定制产品的质量和性能。针对某型号观光电梯，研究了其安 全保护数学模型，建立了电梯有限元模型，分析了两种假人模型：多刚 体和有限元假人。到目前为止，电梯乘员安全性仿真还是一片空白。如 上海交通丈学博士学位论文 摘要 同汽车一样，电梯是载人工具，是关系到生命安全的产品，因此电梯的 乘员安全性不容忽视。为了科学评价人体在乘员安全性仿真中所受的伤 害，依据国家相关标准，借鉴汽车行业的评价标准和已取得的仿真经验， 结合电梯模型、假人模型和安全保护的数学模型，提出了乘员安全性评 价方法及其评价指标，包括头部，颈部、腿部和胸部伤害指标。将电梯、 安全保护装置和乘员三者集成起来进行乘员安全性仿真，提出了多种假 人相结合的数值模拟方法，分析了人体的伤害程度，总结出乘员的伤害 规律。证明利用有限元方法进行复杂的乘员安全性仿真是完全可行的， 为定制产品的安全性仿真提供了新方法新思路，有利于改进并提高产品 的设计质量。通过这次有益尝试，也为电梯安全性仿真开辟了新捷径。 根据客户驱动设计与仿真的需求，基于网格计算提出了面向客户的 远程定制系统的四层体系结构，包括资源层、中间件层、服务层和门户 层。该系统是基于网格的集成化虚拟设计与仿真平台，包含信息集成、 过程集成和知识集成。基于现有的软硬件资源，搭建网格测试床，提出 了定制应用的服务器端和客户端编程模型，开发了相应的远程设计与仿 真服务，编写了网格客户端和p o r t a l 客户端。将远程设计与仿真服务、 智能化设计程序和自动化仿真模板部署在网格服务器上，将网格客户端 安装在客户机上，将p o r t a l 客户端部署在p o r t a l 服务器上，将模型库、 规则库和数据库部署在数据服务器上，从而建立远程定制原型系统。该 系统屏蔽了底层的计算、存储、网络和设计等资源及其相应的物理位置， 给定制人员提供了一个统一的问题求解环境。充分利用现有的商业化软 件及其二次开发模块，将其封装后通过i n t e r a c t 以服务的形式提供给客 户，使客户使用异地资源就像使用本地资源一样方便。 通过p o r t a l 客户端进行某型号观光电梯的远程定制设计与仿真应 用，后台多个网格节点协同进行产品及其零部件的设计，通过g r i d f t p 进行文件传输，收集各节点的c a d 和v r m l 文件到数据服务器，同时 将v r m l 文件传输到p o r t a l 服务器，在客户端显示。如果客户对设计结 果不满意，可修改订单后，重新进行设计直到满意为止。根据设计结果 进行产品的结构强度仿真和乘员安全性仿真，在后台多个网格节点进行 仿真，最后提取仿真结果在客户端显示，如果客户对仿真结果满意，就 确认订单，否则修改设计参数进行产品的改进设计，直到客户对产品的 设计和仿真满意为止。通过上述应用实例验证系统的可行性和有效性。 综上所述，产品远程定制系统是一种服务与交流的平台，目的是更 加有效地实施客户驱动的定制，使客户能快速了解产品的设计与仿真结 摘要 果，加强客户的参与性；使企业能了解客户的需要，通过远程定制服务 加快企业对客户的反应速度，避免大量的重复开发工作，节约开发成本， 进而提高定制产品的开发效率和设计质量，增强企业的核心竞争力。 关键词：知识工程，产品族体系，设计知识模型，乘员安全性仿真，网 格技术，远程定制 上海交通大学博上学位论文a b s t r a c t r e s e a r c ha n da p p l l c a t i o no fr e m o t e p r o d u c tc u s t o m i z a t l o nm e t h o db a s e d o nk b ea n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n a b s t r a c t c u s t o m i z a t i o ni sn o wc o n s i d e r e da so n eo ft h em o s tp o w e r f u ls t r a t e g i e s t ob e s ts e r v et h ei n d i v i d u a l r e q u i r e m e n t so fc u s t o m e r s w i t hi n d u s t r i a l p r o d u c t s i no r d e rt od e s i g na n df a b r i c a t ec u s t o m i z a b l ep r o d u c t sf a s t e rw h i l e a s s u r i n gs a t i s f a c t o r yq u a l i t y , ar e m o t e c u s t o m i z a t i o ns y s t e m ( r c s ) i s p r e s e n t e d a n d d e v e l o p e d t of a c i l i t a t es o m eo ft h e a s p e c t s i n d e s i g n - b y c u s t o m e rp r o c e s s e s t h er e s e a r c ha d o p t sc u s t o m i z a t i o nt e c h n o l o g y , k n o w l e d g e - b a s e de n g i n e e r i n g ( k b e ) a n d 鲥dt e c h n o l o g y t o e x p l o i t a d e v e l o p i n gp r o c e s so fn e wp r o d u c t i tp r o m o t e st h ed e s i g na n ds i m u l a t i o n p r o c e s so fc u s t o m i z a t i o np r o d u c t , a n da v o i d sp l e n t i f u lt e d i o u sd e v e l o p i n g w o r k f u r t h e r m o r e ，i ti m p r o v e st h ee f f i c i e n c yo fp r o d u c td e v e l o p m e n ta n d d e s i g nq u a l i t y , a n ds a v e st h ec o s t d e s i g np r o c e s sp l a y st h ek e yr o l ei np r o d u c tl i f ec y c l e t h ek b et h e o r y i s a p p l i e d i nd e s i g np r o c e s s ，a n dt h et h r e ef a c t o r so fk b e ，i n c l u d i n g k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n ，k n o w l e d g ea c q u i s i t i o na n dk n o w l e d g er e u s e ，a r e d i s c u s s e d t h e r e p r e s e n t a t i o no fp r o d u c td e s i g nk n o w l e d g ee m p l o y st h e o b j e c t - o r i e n t e dr e p r e s e n t i n gm e t h o d ( o o r m ) t oe x p r e s st h ec o m p l e t e p a r a m e t e ro fp r o d u c t ，i n d e p e n d e n tp a r a m e t e ro fp a r t s ，d e s i g ne x p e r i e n c e ， f a c t sa n dr u l e s ，e t e t h ef r a m es t r u c t u r ei s a d o p t e dt or e p r e s e n t t h e c o n f i g u r a t i o no fp r o d u c ts t r u c t u r et r e e t h ed e s i g nk n o w l e d g ei ss t o r e di n m o d e ll i b r a r y , d a t a b a s ea n dr u l el i b r a r y t h eo o r mi sa l s ou s e dt or e p r e s e n t c u s t o m i z i n gp a r tf a m i l ya r c h i t e c t u r e ( p f a ) f o ri n t e g r a t i n gp r o d u c td e s i g nk n o w l e d g ei n t ot h ed e s i g nm e t h o do f 上海交通大学博士学位论文 a b s t r a c r c u s t o m i z a t i o np r o d u c t , t h ep f ai su s e dt or e p r e s e n tt h em a p p i n gb e t w e e nt h e r e q u i r e m e n t so fc u s t o m e rc u s t o m i z a t i o na n dt h ef u n c t i o n a lc o n f i g u r a t i o no f t h ep r o d u c t w h e nt h ep o t e n t i a lc u s t o m e r sg i v ec u s t o m i z a t i o nr e q u i r e m e n t s ， t h ee n t e r p r i s ec a r lr a p i d l yr e s p o n dw i t hc o n f i g u r i n ga l lf u n c t i o n a lm o d u l e s a n dc h a n g i n gp a r a m e t e r sa n df e a t u r e so ft h e s em o d u l e s ，a n dt h e nr e c o n s t r u c t an e wp r o d u c td e s i g ns c h e m e t h ep r o d u c td e s i g nk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n b a s e do nk b ei s i n t e g r a t e d i n t oc u s t o m i z a t i o n - o r i e n t e dp r o d u c td e s i g n m e t h o d t h e n ，t h et h r e e - l a y e rm o d e l ，w h i c hc o n s i s t s o ft h eg e o m e t r i c i n f o r m a t i o nl a y e r , t h es e m a n t i cr u l el a y e ra n dt h ep r o d u c td a t al a y e r , f o r p r o d u c tk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o ni sp r e s e n t e d t h el a y e r ss e tt h ep l a t f o r mt o o r g a n i z ea l lt h ek n o w l e d g ea b o u tt h ep r o d u c t s p r o d u c td e s i g na p p l i c a t i o n a n dd e s i g nk n o w l e d g em o d e la r eu t i l i z e dt o1 0 a de x i s t e dk f ( k n o w l e d g e f u s i o n ) c l a s s e si n t ot h ep r o d u c tm o d e l si nt h eu n i g r a p h i c s n e wd e s i g no r d e r a n dc o n s t r a i n t sd r i v ea u t o m a t i cd e s i g no ft h ep r o d u c tt h r o u g hr e a s o n i n ga n d a p p l y i n go fd e s i g nk n o w l e d g e p r o d u c td e s i g nk n o w l e d g em o d e li su t i l i z e d t 0d r i v et h ed e s i g no fp r o d u c tc u s t o m i z a t i o n t h i sw i l lr e a l i z ei n t e l l i g e n t d e s i g no fp r o d u c t ，a n di m p r o v ed e s i g nm e t h o do fp r o d u c tc u s t o m i z a t i o n t h e t h r e e d i m e n s i o nc a da p p l i c a t i o nh a sb e e np r o m o t e dt ot h es p e c i a l i z e d ， i n t e l l i g e n ta n dn e t w o r kd i r e c t i o n a sar e s u l t ，e l i g i b l er a t eo fp r o d u c td e s i g n a n ds t a n d a r d i z a t i o nd e g r e eo fd r a w i n ga r eg r e a t l yi m p r o v e d ，a n dr e p e a t i n g w o r ki sa p p a r e n t l yr e d u c e d c o m p a r i n gw i t ho r i g i n a ld e s i g np r o c e s s ，t h e d e s i g np e r i o da tp r e s e n ti ss h o r t e n e d t oa s s u r et h ed e s i g nc o r r e c t l y , t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o ni sa d o p t e dt o a s s u r et h eq u a l i t ya n dp e r f o r m a n c eo fc u s t o m i z i n gp r o d u c t f o rc e r t a i nt y p e o fo b s e r v a t i o nl i f t ，t h em a t h e m a t i cm o d e lo fs a f e t yp r o t e c t i n ge q u i p m e n ti s s t u d i e d t h ef i n i t ee l e m e n tm o d e l ( f e m ) o ft h eo b s e r v a t i o nl i f ti sa c q u i r e d b ya d o p t i n gm a s sz o o m a tt h e s a l n et i m e ，t h em a t e r i a lm o d e la n di t s d i s a b l e dr u l ea r es e tu p f o rt h en u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft h eo c c u p a n t ，t w o d u m m y m o d e l sa r em u l t i - r i g i d - b o d yd u m m ya n dh y b r i df ed u m m y o nt h e b a s i so ft h er e l a t i v en a t i o n a ls a f e t ys t a n d a r d s ，t h ee v a l u a t i o nm e t h o do f o c c u p a n ts a f e t ya n di t se v a l u a t i o ni n d e x e sa r ep u tf o r w a r dr e f e r r i n gt ot h e e v a l u a t i o ns t a n d a r d so fo c c u p a n ts a f e t yi nt h ev e h i c l e t h ef em o d e l so fa n o b s e r v a t i o nl i f t ，i t sp r o t e c t o ra n dt h eo c c u p a n tm o d e l sa r ec o u p l e df o rt h e n u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft h eo c c u p a n ts a f e t y t h ea n a l y s i sm e t h o d sa r eg i v e n 上海变通大学博士学位论文 a b s t r a ( 玎 f o rt h ec o m b i n a t i o no fm u l t i - d u m m ym o d e l s 。b a s e do nt h ee v a l u a t i o n i n d e x e so ft h eo c c u p a n ts a f e t y , t h ed a m a g ed e g r e eo fo c c u p a n ti sa n a l y z e d ， a n dt h ed a m a g er u l eo fo c c u p a n ti ss u m m a r i z e du n d e rt h ec o n d i t i o no f m u l t i d u m m ym o d e l s o nt h el i f t t h es i m u l m i o nm e t h o d sa r ep r o v e dt oh ev a l i db ym e a n so ft h e s i m u l a t i o nr e s u l t s t h e r e f o r e ，i ti s c o m p l e t e l yp o s s i b l e t os i m u l a t e c o m p l i c a t e do c c u p a n ts a f e t yb yf em e t h o d i ta l s ov e r i f i e st h ep o s s i b i l i t yo f c o m b i n i n go ft h en u m e r i c a ls i m u l a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h es i m u l a t i o no f o c c u p a n ts a f e t y an e wm e t h o di sp r o v i d e df o rt h ed e s i g na n ds i m u l m i o no f p r o d u c tc u s t o m i z a t i o ni nf u t u r e i ti sv e r yh e l p f u lt oi m p r o v ea n de n h a n c et h e d e s i g nq u a l i 锣o f t h ec u s t o m i z i n gp r o d u c t a c c o r d i n gt oi n d i v i d u a lr e q u i r e m e n t s ，t h ed e v e l o p i n gf l o 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o na p p l i c a t i o ni s p u tf o r w a r da n di n c l u d e sp r o g r a m m i n g m o d e l so fs e r v e ra n dc l i e n t a c c o r d i n gt o s t r u c t u r em o d e lo fg t 3 硼1 e c o r r e s p o n d i n gr e m o t ed e s i g na n ds i m u l a t i n gs e r v i c e sa r ed e v e l o p e da n du s e d f o rd e t a i l e dp r o d u c tc u s t o m i z a t i o n ，a n dt h e 鲥da n dp o r t a lc l i e n tm o d u l e sa r e a l s ow r i t t e n a l lt h e 鲥ds e r v i c e sa r ed e p l o y e do n0 ( 3 s ac o n t a i n e r so fg r i d s e r v e r s ，t h e 鲥dc l i e n tp r o g r a mi si n s t a l l e di nt h ec l i e n t ，t h ep o r t a lc l i e n ti s d e p l o y e di nt h ew e bs e r v e r , a n dt h em o d e ll i b r a r y , r u l el i b r a r ya n dd a t a b a s e a r ed e p l o y e do nd a t as e r v e r t h e b u i l d i n ga n du s i n gp r o c e s s e so fr c s p r o t o t y p ea r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e d w i t ht h eo b s e r v a t i o nl i f td e s i g na n d s i m u l a t i o na p p l i c a t i o n sb a s e do nr c s p r o t o t y p e ，t h es y s t e mi sv e r i f i e d i ns u m m a r y , r c sb a s e do ng r i dc o m p u t i n gs h i e l d st h ei n f o r m a t i o no f t h er e l a t i v eb o t t o ml a y e r , s u c ha st h el o c a t i o no fc o m p u t i n gr e s o u r c e s ， s o f t w a r ep l a t f o r ma n dc o m p u t e rl a n g u a g ee t e ，a n dp r o v i d e sau n i f o r m 上海交通大学博士学位论文a b s t r c t p r o b l e mr e s o l v i n ge n v i r o n m e n tf o rc u s t o m e r s i ti se a s i e rt or e a l i z er e s o u r c e s h a r i n g a n da d e q u a t e l yu t i l i z ec o m m e r c i a ls o f t w a r ea n di t se x i s t e d d e v e l o p i n gm o d u l e p r o d u c tr c s i sap l a t f o r mo fs e r v i c ea n dc o m m u n i c a t i o n , i m p l e m e n tp r o d u c tc u s t o m i z a t i o nm o r ee f f e c t i v e l ya n d 舔s u r ec u s t o m i z a t i o n o fi n d i v i d u a lp r o d u c t i tb r i d g e sb e t w e e nt h ee n t e r p r i s ea n dt h ec m t o m e ra n d m a k et h ee n t e r p r i s en o to n l yu n d e r s t a n dc u s t o m e rr e q u i r e m e n t st op r o v i d e i n d i v i d u a ls e r v i c e s ，b u ta l s oe m b o d yi t si n t e g r a t i v ea b i l i t ya n de n h a n c ei t s k e m e lc o m p e t i t i v ep o w e r k e y w o r d s ：k n o w l e d g e b a s e de n g i n e e r i n g ，p r o d u c tf a m i l ya r c h i t e c t u r e ， d e s i g nk n o w l e d g em o d e l ，s i m u l a t i o no fo c c u p a n ts a f e t y , g r i dt e c h n o l o g y , r e m o t ec u s t o m i z a t i o n 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：李殆 日期：z 缈6 年z 月日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 靴做作者躲李治指导教师繇磊妙 日期：z 簿2 月日日期：弘印每，文月乒日 上海交通大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及其意义 1 1 1 研究背景 第一章绪论 随着现代高科技的发展，以网络为基础的科学活动环境成为当前国际计算机技 术研究的热点和前沿领域，己经引起学术界和工业界的高度重视，我国在这一领域 同样具有重大的应用需求，同时也具备一定的研究基础。以网络为基础的科学活动 环境研究将为高能物理、制造、生物信息和石油地质等许多重大应用领域提供科学 活动的虚拟计算环境，必然将对我国社会和经济的发展、国防、科学研究、以及人 们的生活和工作方式产生巨大的影响。 未来的产品设计将建立在数字化和网络化基础上，其总体目标是要达到快速设 计和快速仿真，并满足客户的个性化要求。随着数字技术的进步，设计理论、方法 和计算机仿真技术的发展，定制技术将逐渐成熟；计算机网络通信和数据库技术将 为产品设计服务；基于i n t e r a c t 设计系统将在信息技术的支持下，建立动态联盟进行 异地协同设计。这些将促使产品定制设计体系的形成【l l 。 当前的市场需求是产品多样化及一定程度上的创新设计。新产品的研究开发需 要充分利用已有的设计资源或潜在资源，这些资源大多分布在企业、科研院所等机 构，形成一个个资源孤岛。为了将分散的设计资源集成起来，开发具有国际竞争力 的新产品，就要充分利用现有的新技术网格技术并实现各类分布资源的共享。 网格的出现为聚集设计开发资源，进行创新设计提供了新的理论和基础设施。 网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数 据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、 功能和交互性。它在使各类组织能够提高效率的同时，降低运行成本，从自己的计 算和数据资产中获得更多的价值。网格能实现多种分布式计算资源的虚拟化，如处 理过程、存储容量、数据和网络带宽，从而创建一个单一的虚拟系统，进而为用户 和应用提供对大量i t 功能的无缝访问。计算网格和数据网格在不少领域都有应用需 求和实际案例，这些领域包括航空航天、制药、制造业、科学研究和生物信息等 2 , 3 1 。 从产品设计角度看，网格技术对其提出新要求：增强互操作性，即国内企业联 合开发新产品，以适应市场需求；完善产品设计的交互模型，企业设计模式走向集 成的、多层次的分布系统，实现各类服务组件跨地域、跨企业的动态实践过程。网 上海交通大学博士学位论文第一章绪论 格技术的出现使产品设计的研究找到新的、更加快捷的途径。使客户能够从自己拥 有的资源中获得更多的知识。在网格基础之上研究产品远程定制设计，可减少对底 层互连的实施，更注重设计中的关键问题。 我国作为世界上最大的电梯生产国，电梯市场己成为电梯企业生存发展的关键。 电梯产品的个性化开发将会促进电梯市场的发展。因此进行电梯的个性化快速定制 设计，使电梯既符合设计标准又安全可靠，是一个值得研究和不懈探索的课题。 1 1 2 研究意义 创新是一个国家兴旺发达的不竭动力，是提高国家经济竞争力的巨大推动力。 为了迎接知识经济迅速兴起的挑战，提高我国知识经济的可持续发展能力，我国政 府大力推进国家知识创新体系的建立。为了建立现代创新设计新体系，必须构建设 计知识资源的协同环境。国家现代创新设计新体系的特点是：需求的无限性、资源 的分布性和工作的协同性。具体而言，基于网络的创新设计涉及的数据量极大，计 算和处理也极其复杂；各种设计资源在客观上是地理分布的，而且分布范围较广； 许多大型、复杂的设计工作由于问题间耦合的复杂性，甚至需要几十个、甚至上百 个设计机构和部门协同工作。因此，只有构建基于网络的设计知识资源的协同环境 才能将网络中分布的设计资源聚合起来，形成巨大的综合效力，实现各种设计资源 的广泛共享，才能有效协调各设计资源，达到设计资源之间的分工协作，最终保证 网络协同设计工作的顺利进行。如何将网络上分散的局部自治的众多设计资源有效 聚合起来，形成巨大的合力，使人们在任何地方、任何地点、任何时间都可以获得 高效的设计服务和信息服务，对于构建现代创新设计体系，乃至提高一个国家在知 识经济时代综合竞争力的都具有特别重要的战略意义。 网格是下一代i n t e r a c t ，是当前国内外的研究热点。美国福布斯曾预测，网 格将在2 0 0 4 年至2 0 0 5 年成熟，届时万维网将升华为网格。2 0 2 0 年，由此产生的互 联网将成长为一个2 0 万亿美元产值的大产业。各国政府和企业都在为争夺网格的制 高点积极行动。我国政府以及企业对网格的研究也在进行。网格计算通过共享网络 将不同地点的大量计算机相联，从而形成虚拟的超级计算机，将各处计算机的多余 处理器能力合在一起，可为研究和其他数据集中应用提供巨大的处理能力。有了网 格计算，那些没有能力购买价值数百万美元的超级计算机的机构，也能利用其巨大 的计算能力。制造业产品设计、模拟是网格以后的一个主要应用方向，因而以现代 设计作为应用目标，研究网格在其方面的应用需求，有助于研究网格资源管理、任 务调度，对制订网格环境中的现代设计标准有重大的意义。 网络化和信息化是电梯产业未来的发展方向之一。客户通过w 曲进行网上订购 ( 包括电梯类型选择、功能设置、产品结构配置、结构参数等) 4 1 。电梯的轿厢由 2 上海交通大学博士学位论文第一章绪论 电梯供货商提供，需根据客户的个性化要求进行具体设计。电梯轿厢结构强度等部 件的计算应采用计算机软件处理的三维造型和有限元分析 5 1 。应用计算机仿真软件 对电梯安全部件进行设计仿真，并结合实际试验来修正设计，通过这些设计手段， 可提高设计效率和设计参数的准确性，缩短研发周期，降低设计成本。结合电梯的 安全性要求，还应对其进行乘员安全性仿真。但是一些中小电梯制造厂商缺乏这些 手段。为此，本文将基于这些需求建立远程定制系统，该系统将提供相应的远程服 务，将使定制产品的远程设计与仿真具有现实意义。 1 2 客户定制的研究现状 现代产品设计与制造是传统产品设计和制造与计算机等相关先进技术和理论相 结合的产物，是先进制造技术的体现，涉及到c a d 、c a m p d m c a p p 等一系列关键 技术睁”】。以计算机、网络和多媒体等技术的发展为表征的信息技术，正在改变着工 业经济的生产方式、运营模式，与此同时，稳定、统一的市场逐渐向多变、多元化 的市场转变，客户要求得到低成本、高质量并能满足其个性需求的定制产品和服务。 制造业竞争的焦点已变为是否能够提供满足用户个性化需求的产品和对瞬息万变的 市场做出快捷的反应，传统企业泰勒式的大批量生产模式已远远不能适应复杂、多 变、充满不确定因素的市场竞争态势，以知识为基础、信息、网络为环境、专项技 术综合应用为支撑的现代制造业将成为制造业未来的基本形态。 在现代市场需求的环境下和现代产品设计与制造技术的支撑下，著名的未来学 家t o m e r 在其1 9 8 0 年的第三次浪潮中提出了一种理想化的生产系统：以接近标 准化或大批量生产的成本和时间，提供满足客户特定需求产品和服务的生产方式。 该观点引起了许多管理者和学者的关注。1 9 8 7 年s t a n l e yd a v i s 在未来的完美( t h e f u t u r ep e r f e c t ) 一书中对t o f f l e r 的观点进行了更具体的发展，首次提出了大批量定 制( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 【l ”，在这种模式下企业能按照客户的特殊要求生产 一种产品而不牺牲经济规模，客户能够以大批量生产的成本买到自己中意的产品。 目前，美欧日等工业发达国家的学术界正兴起一股研究m c 的热潮，很多著名的大 公司，如惠普公司、丰田汽车公司、摩托罗拉公司、b e n e r o n 制衣公司等，都在采 用这种方式实施m c ，以提高其国际竞争力。据统计，目前美国和欧洲的大公司有 7 0 在按这种方式重耨经营和规划其生产系统【”】。 p i n e b 5 1 认为大批量定制是能够提供足够多种类的产品与服务从而使几乎每个人 都能以合理的价格找到自己满意的产品的一种生产模式。w o m a c k l l 6 1 指出p i n e 在m c 定义中忽视了产品多样化与产品客户化之间的区别，认为多样化并不能取代客户化。 b e a t y i l ”、e a s t w o o d 【l8 1 等认为大批量定制是一种根据客户的个性化需求以大规模生产 的低成本和高效率提供定制产品和服务的生产模式。2 0 0 0 年r e b e c c a 等则认为m c 上海交通大学博士学位论文第一章绪论 是一种似是而非的制造现实，提出了根据产品生命周期过程中客户参与程度及模块 化类型来描述企业实施m c 的程度，并将m c 定义为按客户的要求生产产品并采用 模块化组件来获得规模经济的效益，通过对1 2 6 家实施m c 的企业的分类验证了其 观点的有效性 t g l 。国内学者浙江大学的祁国宁、顾新建等【z o j 引入“客户订单解耦点” 来阐述大批量定制的含义，其核心思想是以客户可接受的交货时间和价格，通过为 客户提供定制产品来