集成化过程工程环境及其体系结构

现代化的企事业是一个极其复杂的集成化的人机系统,其内部运作需要基于计算机的应用系统的支持.因此本文讨论了一个以过程工程为核心的,将过程工程和软件工程融合为一体的集成化过程工程环境IPEE,提出了以过程模型为中心的IPEE的总体结构,并设计了分布式的过程运作环境的体系结构.     

过程体系结构

从系统论的观点出发，明确定义了过程工程领域的基本概念，定义了过程体系结构，采用了一个扩充的ＣＯＳＭＯＳ模型，以支持灵活的过程建模，并在此基础上讨论了过程的工程化支持。     

软件度量过程的研究与实施

软件度量过程是实施软件过程改进的基础.为了建立支持过程改进的软件度量过程,研究了几种与过程改进有关的度量标准、模型.然后提出一种基于实用软件度量的改进过程,并对过程的实施进行了说明.      

基于BOM和FEDEP的多分辨率建模框架

为了规范和统一多分辨率模型的描述方法、建模步骤和活动,提出一种基于BOM(Base Object Model)和FEDEP(Federation Development and Execution Process)的多分辨率建模框架.该框架包括3种基于BOM的多分辨率建模方法和基于FEDEP的多分辨率建模过程.简要介绍这3种方法,重点分析FEDEP中与BOM和多分辨率建模相关的基本活动,将基于BOM的多分辨率建模过程与FEDEP集成在一起.该框架可以实现多分辨率模型描述的形式化和通用性、建模步骤和过程的规范化,促进多分辨率模型的重用、互操作和组合,保证模型的一致性和多分辨率建模的有效性.     

一种面向服务的业务过程建模语言

通过对现有业务过程建模语言的分析指出了其对面向服务支持的不足,以可视化过程建模语言VPML(Visual Process Modeling Language)为基础,提出了一种面向服务的可视化过程建模语言VPML-S,并提出了该语言的概念设计框架,简述了其通用的建模元素;使用UML类图设计了该语言的元模型,在此基础上建立了语言的形式化模型;分析和评估了VPML-S中的服务元素所提供的将活动映射为Web服务的面向服务功能,嵌入子过程元素所提供的多个业务过程之间的复用机制,管道元素所提供的多个业务过程的协作机制以及VPML-S和其它语言所建立的业务过程模型的互操作支持机制;评述了VPML-S的可视化图符替换、元模型扩展机制;最后通过一个网上购物流程实例说明VPML-S为面向服务的环境下的业务过程复用、协作和互操作提供了有效的支撑.      

系统工程过程中的综合设计方法

针对复杂产品,将设计作为在一定约束条件下的求解过程,基于系统工程过程的分析,提出了以"需求-功能-结构"为解空间,以"分析-综合-评价"为执行机制的系统综合设计方法,确立了系统综合设计的基本流程,并依据系统综合设计方法,建立了由集成产品与过程模型、工具管理体系构成的综合设计平台,从而为实施系统综合设计方法提供了一个统一的、集成的环境,帮助工程人员以系统的观点组织和协调产品设计活动,保证整个产品设计过程中的所有活动都是围绕系统整体开展,并以一种统一化手段完整地确定出系统的所有技术、功能要求和物理结构,保证最终系统在给定环境下的行为表现符合用户最初的期望.      

同类异质产品三方古诺模型的拓展与应用

运用过程创新基准效益的概念和异质产品寡占模型的分析方法,将双寡头古诺模型扩展到同类异质产品竞争的三方寡占的古诺模型.研究了过程创新的博弈过程,得到满足私人效益最优的投资水平与满足社会效益最优的投资水平并指明了求解过程.两种最优化过程具有密切联系.将模仿创新者的模仿吸收能力识别为除技术领先者和模仿者之间的技术势差外又一影响模仿创新的因素.探讨了纯技术溢出并在修正原有学习模型的基础上建立了基于学习动力和学习能力双因素的学习模型.建立过程创新的古诺模型和学习模型都将把原有模型拓展到更符合大多数产业竞争和制造与创新过程的现实情况.     

无人机自主引导跟踪与避障的近端策略优化

针对无人机地面动态目标跟踪问题，建立了远距离自主引导与近距离伴飞避障2个阶段的马尔可夫决策过程模型。在此基础上，提出了一种改进的近端策略优化（PPO）算法。考虑到无人机接收到的数据具有时序性且环境状态存在上下文关联，所提算法采用长短期记忆（LSTM）网络，通过无人机与目标的实时位置关系等状态信息来计算奖励值，更新网络参数，并进行自适应优化迭代。通过基于ROS系统的仿真测试平台进行试验，结果表明：所提算法安全有效地实现了侦察任务全过程的自主机动，与传统的PPO算法相比，LSTM的引入缩短了模型训练时间，跟踪与避障的效率明显提高，进一步加强了算法的鲁棒性、准确性和实时性。     

收敛无穷计算及其应用

经典计算不能很好地刻画无穷计算的行为.基于形式系统序列及其极限,讨论一类称为收敛无穷计算的问题,旨在建立刻画无穷计算在变化的环境中如何交互与演化以及演化的极限状态的逻辑理论基础.提出了收敛无穷计算的一个逻辑和推理系统,其表达能力超过一阶逻辑.还基于经典计算模型图灵(Turing)机和形式系统序列及其极限,提出了收敛无穷计算的模型,称为过程模式.在极限计算的意义下,其计算能力超过了Turing机和实数机器.讨论了上述研究在数据挖掘中的应用,用收敛无穷计算研究了数据挖掘的极限行为.     

考虑冲击韧性的退化-冲击相依竞争失效建模

复杂系统的失效通常是退化失效与随机冲击导致的突发失效之间耦合竞争的结果。针对某些具有冲击韧性的系统，提出了一种基于非线性Wiener过程的退化-冲击相依竞争失效模型与可靠性评估方法。首先，采用m-δ冲击模型考虑了系统抵抗冲击载荷的能力，即只有随机冲击频率高于一定水平才会导致突发失效，其余情况只会对退化过程产生影响。然后，在此基础上，通过修正非线性Wiener过程模型来考虑随机冲击对系统退化在退化增量和退化速率两方面的影响。最后，采用某空间用存储芯片案例对所提方法进行验证，并开展了参数敏感性分析，结果表明了所提方法的合理性与有效性。      

改进的风险优先数(RPN)分析方法

针对工艺故障模式影响分析(PFMEA,Process Failure Modes and Effects Analysis)中风险优先数(RPN,Risk Priority Number)分析方法存在的缺陷,在分析导致这些缺陷的原因的基础上,提出了一种基于费用及发生概率的定性与定量相结合的RPN分析方法.该方法中定性分析部分以传统RPN分析方法中的严酷度等级评价为基础,对工艺故障模式的严酷度等级进行评价;定量分析部分以故障模式发生后导致的费用损失的期望值作为RPN值.改进后的RPN分析方法中,定量化的数据使得风险排序更为客观、准确.最后,使用改进后的RPN分析方法对相控阵雷达中某组件的滤波器装配工艺进行了PFMEA分析,取得了良好的效果.      

复杂工程系统综合设计优化环境

建立了系统整合、流程统一、参数优化、协同设计的综合设计优化环境.通过 分析复杂工程系统的特点,建立了具有高可扩展性的多层体系架构.阐述了组成该环境的4 个关键模块:项目组织与管理模块,保证项目进度和质量;以设计结构矩阵为表达形式、以 工作流参考模型为运行机制的过程建模与执行模块,提供跨部门的任务流转;基于组件技术 ,实现人员、数据和工具在网络上紧密集成的设计任务单元模块,为系统设计提供简洁一致 的任务模型;以产品数据管理(PDM,Product Data Management)为信息基础结构的产品数 据模型,提供单一数据源.最后给出了技术实现和运行机制.该环境的原型系统已成功地经 过了气动、结构、控制和总体设计等领域的设计与优化技术测试试验.      

产品开发早期基于核心工艺框架的工艺设计

关于早期工艺设计理论方法的研究都是以特征信息为基础,不能利用早期阶段粗粒 度、非完备的产品信息.为此,采用关键特性表示粗粒度、非完备的产品信息,提出基于核 心工艺框架的工艺设计方法.核心工艺框架是对满足关键特性要求的工艺计划的抽象,可表 达产品族或零件族中各种变型的核心工艺内容,根据分支和存在规则快速配置工艺计划.基 于核心工艺框架的工艺设计过程包括4个步骤:确定产品族/零件族,检索核心工艺框架, 配置核心工艺和工艺路线设计,有效性规则、原理性规则和定制性规则确保工艺设计的准确 性.最后通过有翼导弹的弹翼主梁的加工工艺验证了此方法的可行性.      

基于工艺失效知识的工艺改进方法及实现

工艺设计是一个不断改进与优化的过程,而反面工艺知识即工艺失效知识,对工艺改进与优化往往十分有效.提出了一种基于工艺失效知识的改进方法,包括8个步骤:确定潜在失效模式,分析潜在失效原因,计算风险优先数N,提出改进措施,计算改进后的风险优先数N’,权衡改进措施,采纳改进措施和存储工艺改进数据.在基于Web的工艺失效知识库管理系统——工艺FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)的基础上,通过建立工艺失效知识与产品和工艺信息的关联,实现工艺FMEA系统与CAPP(Computer Aided Process Planning)系统的信息集成和过程集成,从而达到工艺改进的目的.给出某飞机结构件(主梁)利用工艺失效知识进行工艺改进的验证实例,为在工艺设计阶段主动预防地改进工艺方案提供了一种有效手段.      

提高NLOS环境下定位精度的TOA数据处理方法

基于移动通信环境中非视距NLOS(Non-Line of Sight)传播时延扩展服从指数分布的特性,提出了提高波达时间TOA(Time of Arrival)定位方法精度的一种数据处理方法.该方法首先对TOA测量数据进行分析,从中剔除明显不合理、对定位精度没有贡献、甚至会增加定位误差的测量值,保留误差最小的3个,然后采用最小二乘LS(Least Squares)法对移动台坐标进行估计.仿真数据表明,该数据处理方法不但能够有效提高NLOS传播环境下TOA定位方法的精度,并对视距LOS(Line of Sight)传播条件下的定位精度影响不大,具有较好的环境适应能力.      

火星探测器捕获段自适应卡尔曼滤波方法

天文导航是一种广泛应用于深空探测任务中的节能、高效的导航方式。基于轨道动力学模型和星光角距的卡尔曼滤波方法已经被成功应用在天文导航系统中。在捕获段由于探测器所处动力学环境复杂,未建模的加速度误差,星历误差等都会造成过程噪声统计特性不完全。针对以上问题,提出一种根据新息和残差序列的变化趋势来调节过程噪声协方差阵的自适应平方根容积卡尔曼的方法（AQSCKF）。该方法先分别利用新息和残差计算调节因子,然后判断新息和残差的变化趋势,当新息和残差的变化趋势一致时,取二者调节因子的均值作为过程噪声方差阵的调节因子,对其进行调节。此外,本文还将该方法与传统的只利用新息或残差在线调节协方差阵的平方根容积卡尔曼滤波（SCKF）方法进行对比,仿真结果表明,在解决由于过程噪声统计特性不能完全已知的问题上,AQSCKF算法不仅能显著提高导航精度,并且具有很好的稳定性。     

网络分布式并行计算的负载平衡

利用分布式系统动态负载平衡的原理,设计了一种适应网络分布式并行计算环境的负载平衡实现机制,采用集中式负载信息收集策略,集中和分布式相结合的传输控制策略.定义了一种新的复合型负载指标来衡量各处理机的负载程度.讨论了相应的理论和实现中的关键问题,给出了主要的实现策略和算法.仿真比较研究表明这种体系结构和相应策略能对网络环境下分布式并行计算提供有力支持.