锅炉智能CAD的技术、方法和模型研究

【摘要】：步入二十一世纪，传统CAD技术正日趋成熟并进一步向集成化、智能化、网络化的现代CAD技术方向发展。同时，CAD技术还普遍呈现出通过专用化开发而谋求更易用、更经济和更高效的重要特点。锅炉产品设计是一项复杂烦琐、经验性强、对设计案例依赖性大、设计周期长、可靠性和经济性要求高的大型常规工程设计。开发锅炉设计专用的智能CAD系统，对于进一步提高锅炉产品设计的效率和质量，降低设计成本，形成锅炉设计智力财富的积累和共享具有重要的意义! 目前，国内外关于锅炉智能设计的研究工作还开展得很少，只有个别学者曾对锅炉系统中个别部件进行过相关的研究，另有个别学者曾提出过锅炉系统智能设计的一些初步想法。本文在国家“九五”CAD应用工程示范项目——杭州锅炉厂“锅炉CAD应用系统”研发工作的基础上，首次深入开展了锅炉“系统级”智能设计的研究，其主要研究内容如下： 简述了锅炉智能CAD研究的软件技术基础——面向对象和面向Agent技术，分析了这两种技术的思想、特点、联系与区别，介绍了本文写作中采用的可视化面向对象建模语言UML。 对设计活动进行了认知和分类，针对锅炉产品设计的特点，选择以智能常规设计为关注领域，分析了智能常规设计的技术思想和主要技术方法，建立了基于多Agent的智能常规设计软件技术框架，研究了“设计者—智能设计Agent”协作的智能常规设计过程，提出了一种智能常规设计Agent的内容表达模型。该模型内部包含了对应的产品设计知识表达模型，并能够支持各种主要的智能常规设计方法。 澄清了“锅炉属于一种过程系统”，建立了锅炉的过程系统抽象模型。在对锅炉的工厂设计工作进行充分调研和总结的基础上，将锅炉方案设计活动分解为“方案创造”、“方案分析”、“方案评价”和“方案调整”四项子活动，并对设计者在各项子活动中的设计行为进行了详细分析。其中，本文基于过程系统模拟理论，对锅炉方案分析活动中最为重要的功能性热力计算提出了一种序贯模块迭代的新算法。 基于对人类设计者在锅炉方案设计活动中设计行为的分析，本文提出了在锅炉方案设计各项子活动中应分别采用的具体智能设计方法，建立了基于多Agent的锅炉智能设计软件技术框架的具体结构，提出了锅炉智能设计Agent间的统一组织关系模型，并给出了一个锅炉智能设计Agent的建造实例。 分析了锅炉智能CAD系统的开发需求，提出了锅炉智能CAD系统的总体设计 摘 要 思想，最终在本文研究的背景项目——杭州锅炉厂“锅炉＊＊D应用系统”的基 础上，扩展建造了锅炉智能CAD系统的原型系统。 本文关于锅炉智能 CAD技术、方法和模型的研究工作，填补了“锅炉智能 CAD” 这一应用研究领域的空白，奠定了该领域进一步技术研究及系统开发的基础，并对 其它类似智能常规设计问题的研究工作具有重要的参考价值。