基于XML和过程本体的MDO过程集成与资源共享

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1、基于XML和过程本体的MDO过程集成与资源共享摘要：为解决复杂产品多学科设计优化的过程集成和不同学科设计资源的共享问题，提出基于XML和过程本体的设计过程描述元模型；给出了过程集成交互的语义映射规则及映射的具体过程，构建了基于XML的PSL核心元素的描述规则，实现MDO设计过程及资源的信息共享与交互；最后，设计开发了支持燃气舵多学科设计优化的过程集成和资源共享平台，通过实例验证了该方法的有效性。关键词：多学科设计优化；PSL；XML；过程集成；资源共享ResearchonProcessIntegrationandR

2、esourceSharingBasedonXMLandProcessOntologyforMDOAbstract:Toachieveprocessintegrationandresourcesharingofdifferentdisciplinarydesignsoftwarewithinmultidisciplinarydesignoptimization,ameta-modelbasedonXMLandprocessontologyfordesignprocessdescriptionwasproposed.T

3、orealizethesemanticdescriptionofprocessinformation,asemanticmappingruleandprocedurebasedonPSLontologywasdefined.Torealizethesyntacticdescriptionofprocessinformationandinformationexchange,adescriptionruleforPSLcorebasedonXMLwasestablished.Finally,toillustrateth

4、evalidityandfeasibility,aprocessintegrationandresourcesharingplatformforMDOofjetvanewasdeveloped.Keywords:MDO;PSL;XML;ProcessIntegration;ResourceSharing-6--6-0引言航空航天系统的复杂性决定了其设计过程的复杂性，需要集成多个学科分析、搜索整个设计空间并制定最终决策。正是由于航空航天系统优化设计的复杂性，航空航天工业界和学术界率先认识到多学科设计优化（Multid

5、isciplinaryDesignOptimization，MDO）研究的必要性和迫切性[1]。相对于单个学科的分析和优化而言，MDO主要存在两大难题：计算困难性和信息交换复杂性[2]。计算困难性在于学科之间耦合严重、协调困难，优化过程难以实现。同时，随着参与设计优化的学科数目的增加，计算量将呈指数级增长，使得计算负担严重。信息交换复杂性主要体现在MDO过程所对应的各个工程学科，如外形、气动、弹道、制导与控制和结构等，由不同的学科专业人员独立研究，所采用的设计分析软件各不相同，各个学科的分析软件所采用的输入输出方式

6、不同，造成学科分析之间以及学科分析与优化工具之间没有统一的接口，信息交换困难。同时，由于缺乏有效的集成工具和交互手段，各个学科设计和优化软件所产生的资源不能共享，设计过程无法集成。国际上以NASA和AIAA为代表的研究团队[3][4]在多学科设计优化方法，即优化策略方面开展了深入研究，国内余雄庆[5]、陈琪峰[6]、谷良贤[7]等人针对多学科的设计优化方法从不同角度进行了研究。龚春林[8]提出了“基于系统分解的多学科集成设计过程与工具”，给出了多学科集成设计的基本过程和框架。综合分析国内外关于MDO的研究成果，已有

7、的研究主要集中在多学科优化设计的算法及其应用方面，尚未有对多学科设计优化过程中的设计过程和资源共享方面的研究。从现实需求来看，目前军工企业在复杂产品的多学科设计过程中，关注的焦点已经从原有的设计算法方面转移到设计过程的集成和设计资源的共享需求。本文为解决复杂产品多学科设计优化的过程集成和不同学科设计资源的共享问题，提出基于XML和过程本体的设计过程描述元模型，给出了过程集成交互的语义映射规则及映射的具体过程，构建了基于XML的PSL核心元素的描述规则，实现MDO设计过程及资源的信息共享与交互，在此基础上，设计开发了

8、支持燃气舵多学科设计优化的过程集成和资源共享平台，通过实例验证了该方法的有效性。1基于XML和过程本体的MDO过程集成面向MDO的过程集成是指在多学科设计优化过程中，在各个学科之间建立起统一的过程描述，使不同学科的设计人员能够对相关学科的设计活动相互理解，增强学科之间的协调性，有利于后续的优化设计。如图1所示，以飞行器设计为例，要集成结构、气动、弹道、质量、