面向智能汽车的智能产品服务系统概念方案构建研究

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近年来随着制造业服务化的深刻变革,基于产品和服务相结合的新型产业模式逐渐成为制造业新的利润和价值增长点。新一代信息互联技术如物联网、数字孪生、信息物理系统等的快速发展,极大推动了产品与服务的智能化融合,各领域都在朝着打造智能产品服务系统(Smart Product Service System,SPSS)的方向发展。同时,汽车制造业作为我国经济的支柱产业之一,向用户提供集成服务的整体解决方案完成转型升级对其具有重要意义。概念方案可展现产品内部元素间的关系,帮助设计人员掌握技术系统现状。而对面向智能汽车的SPSS设计时,鉴于其兼具物理域及信息域特性,如何全面展现技术系统组成及其交互关系,便成了设计人员需解决的首要问题。为此本文面向智能汽车界定了SPSS的模块、组成和内部作用关系,提出了基于数字孪生和功能建模的SPSS概念方案构建流程;形成了涵盖物理实体、虚拟实体、服务、数据和连接五个维度的SPSS概念方案;以智能汽车碰撞预警系统为例,建立了SPSS视角下的扩展碰撞预警系统概念方案,并在封闭园区内进行了应用验证。本文的主要研究内容包括:(1)提出了基于数字孪生和功能模型的智能产品服务系统概念方案构建方法。基于智能产品服务系统特性,明确了智能产品服务系统模块化组成;同时,从功能层面出发,为实现其物理域与信息域交互融合,在数字孪生五维框架基础上,利用TRIZ功能模型对智能产品服务系统进行概念方案构建,并基于层次分析-模糊综合评价法对所构建方案进行评估。(2)对现有碰撞预警系统进行扩展,形成了涵盖感知层、网络层和应用层的智能汽车扩展碰撞预警系统服务架构,提出了智能产品服务系统视角下智能汽车扩展碰撞预警系统的集成机理,建立了基于数字孪生五维框架和TRIZ功能模型的扩展碰撞预警系统建模流程。(3)基于扩展碰撞预警系统在封闭园区进行了应用验证。以数字孪生五维框架为指导,基于TRIZ功能模型分别对智能汽车扩展碰撞预警系统的物理实体维度、虚拟实体维度、服务维度、数据和连接五个维度进行概念方案构建,完成对其技术系统的表达,最后运用层次分析-模糊综合评价法对所构建方案进行模糊综合评判。
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