摘要 机电一体化系统的元件包括机械、电气和电子,它们相互连接,不同部件之间的连接必须作为一个单元。如果在公共参数上进行通信,则系统的两个组件之间可以交换信息。接口是指处理系统中过程的所有方式。架构和系统边界内的接口数量和设计会显著影响系统的简单性、适应性和可测试性。接口包括硬件和软件,它们通过将功能从一个组件插入另一个组件来定义系统的功能。本文介绍了选择组件的方法以及在生产过程中测试系统的方法。最后,系统必须满足客户的要求。所讨论的机电一体化系统是在数字工厂中创建的工业产品。 关键词 机电一体化组件、设计结构、硬件和软件接口、多学科集成设计。 1. 引言 机电一体化是多个工程学科的一个分支,专注于电气和机械系统工程。这是关于机器人、电子、计算机、电信、系统、控制和产品工程的术语。该术语为技术和实际考虑提供了基础。日本安川电机的工程师 Tetsuro Mori 引入了“机电一体化”一词。此外,还注册了商标号“46-32714”。[1] 这家日本公司后来允许在公共场合使用该词,此后该术语开始在全球范围内使用。在词典中,该术语于 2005 年在拉鲁斯(法国)正式出现。如今,该词被翻译成多种语言,被认为是该行业必不可少的术语。[2] 法国标准 NF E 01-010(2008)将机电一体化定义为“在产品设计和制造中协同整合机械、电子、自动化和计算以增加和/或优化其功能的方法”。许多人将机电一体化视为一个现代词汇,与机器人或机电工程同义。机电一体化这一术语的使用表明了一个快速发展的跨学科工程领域。它涉及基于控制架构协调的机械和电子元件集成的产品功能设计。[3]
摘要:飞机工业系统的开发是一个复杂的过程,由于不同数字工具之间的各种接口,面临着多学科工程中数字不连续性的挑战,从而导致额外的开发时间和成本。本文提出了一种基于本体的系统,旨在通过制造模型方法原理实现功能集成和设计过程自动化。在实际案例研究中启用并演示了具有离散事件仿真和 3D 仿真的工具无关建模、仿真和验证平台。收集领域知识的本体层可以集成所提出的系统,加速设计过程并提高设计质量。关键词:本体,基于本体的系统,飞机装配,基于模型的系统工程,需求管理,制造模型
代。任何一种方法的适用性都取决于任何给定工程计划的起点。但是,VSD 的吸引力部分在于它可以而且应该适应单个应用领域。至关重要的是,它不是对设计空间的全面重新构想,而是映射到现有的设计和工程实践上并加以增强。这是一个重要的观点:AI 系统设计正在全球范围内以惊人的速度发展,并且由于公司认识到采用 AI 系统的经济和其他市场优势,因此他们非常愿意采用准备不足的系统,尽管可能会出现顽固性(例如,参见 Banerjee & Chanda,2020 年)。因此,一种可以经济高效地映射到现有设计实践上的适应性设计方法是
大多数工程师都在社会结构中工作,这些社会结构由一套主要强调经济问题的价值观所统治和支配。大多数创新都源于这些地方。鉴于这些创新对各个社区的影响,它们所体现的价值观必须与这些社会保持一致。与其他变革性技术一样,人工智能系统可以由一个组织设计,但可以在全球范围内传播,随着时间的推移产生影响。本文认为,为了为这个广泛的利益相关者群体进行设计,工程师必须采用系统思维方法,使他们能够理解人工智能系统在社会文化领域的社会技术性。它声称,价值敏感设计,尤其是设想卡片,为帮助设计师协调跨越时空界限的人类价值观与经济价值观提供了坚实的第一步,而不是前者以后者的机会成本为代价。
工业脱碳可以而且必须通过从提供过程热量中去除化石燃料来加速。在小于250°C的温度下,这是工业过程热量约2/3的,但没有受到钢铁和水泥等区域的关注,这是一个特别有希望的机会。本文研究了两个案例研究的结果,以了解混合配置中可再生热能系统(RTE)的经济学和潜力以提供IPH。第一个案例研究着眼于使用区热作为热泵的输入 - 三个病例是从环境水(5°C),污水(20°C)和太阳能收集器(35°C)中收集能量的。第二个案例研究着眼于使用线性菲涅尔收集器(LFC)以及相变材料(PCM)热储能(TES)进行直接蒸汽生成(DSG)。考虑到每个热源的基础设施成本上升,第一个案例研究的热量成本(LOCH)范围从每百万英国英国热量单位(MMBTU)$ 4至10美元不等。对于用PCM和TE的第二个案例研究对LFC进行了建模,结果表明,根据直接的正常辐照度,每种MMBTU的LoCH是可能的9-15美元。
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尤其是 ISD 的人性和设计导向分支已经对人与信息技术 (IT) 工件之间的关系有了详细的了解 (Grudin, 2011; Hevner 等, 2004)。然而, 正如 Hepworth (2007) 所说, IBP 研究已经形成了更详细的信息消费者知识体系。这在设计信息系统 (IS) 时尤其重要, 因为根据定义, 信息系统明确侧重于与人们交流和提供信息并支持他们的信息活动, 而不是自动或半自动处理信息 (例如, 参见 Alter, 2008 列出的定义以及 Boell & Cecez-Kecmanovic, 2015 中的社会或社会技术与技术和过程导向观点)。尽管有人声称 IBP 中的以系统为中心的方法无法解释个人信息偏好,但以用户为中心的模型被认为可以提高对个人信息行为及其对系统使用的可能影响的理解。这些行为包括信息搜索和寻求、其潜在机制、意义建构和信息回避(Harland & Bath,2008)。毫无疑问,IBP 研究中的一些长期见解未能为新 IS 的开发提供信息,这有几个不同的原因。例如,IBP 和 ISD 研究人员倾向于分开,在各自的领域发表和展示
人脑是地球上最复杂的机器之一。作为从大脑获取高时间分辨率实时数据的唯一方法,EEG 成为神经和精神病学领域备受追捧的信号。然而,该领域的最新发展已使 EEG 不再只是医疗专业人员的工具。EEG 采集系统尺寸的减小和复杂性的增加使其走出实验室,进入现场,用于神经反馈、人物识别和其他娱乐活动等各种应用。将 EEG 信号与工业 4.0 的新兴标准相结合,使用边缘计算技术控制基本的物联网设备,标志着我们低成本但强大的脑机接口 (BCI) 的设计和开发的下一步;这只是多功能且结构良好的 EEG 采集系统可用于的众多应用之一。
摘要 海上自主水面舰艇 (MASS) 正在接近现实,为海上控制系统带来了新的复杂性和关键性。在本文中,我们研究了如何使用形式化方法 (FM) 来设计和验证海上控制系统,以实现安全有效的 MASS。FM 是一系列基于数学的规范和验证方法。我们首先对 FM 进行高级介绍。我们讨论了当前的海上控制系统认证实践和走向自主化的需求。我们给出了三个具体示例,说明如何应用 FM 来满足这些需求:COLREG 的形式化规范、基于合同的设计和基于模拟的测试的自动化。最后,讨论了 FM 的一些局限性。我们得出结论,FM 似乎是满足部分自主性需求的有希望的候选者,并鼓励对 MASS 的 FM 进行进一步研究。关键词 海上自主水面舰艇、形式化方法、验证、规范、保证 简介 海上自主水面舰艇 (MASS) 正在接近现实,正在进行的项目众多,从小型研究原型到全尺寸工业船舶。虽然存在几种程度的自主性,但 MASS 的典型特点是能够在非平凡操作中独立于人类操作员运行,需要态势感知和规划能力。这些特点使得 MASS 开发人员需要新的设计方法,监管机构 (IMO 2021、NMD 2020) 和船级社 (DNV 2018) 也需要新的安全保证方法和流程。形式化方法 (FM) 是一类基于数学的规范和验证方法,源自理论计算机科学 (Woodcock 等人2009)。FM 提供高水平的保证,因此几十年来一直被积极用于其他行业(如航空航天和铁路)关键系统的开发和验证。随着自主系统的出现,FM 被认为是解决它们带来的一些保证挑战的有希望的候选者。这导致了过去十年来对应用于自动驾驶汽车和飞行器的 FM 的积极研究(Luckcuck 等人2019)。海运业尚未看到 FM 的广泛采用。然而,这种情况似乎正在改变,因为去年发表了一些文章。Shokri-Manninen 等人。福斯特等人。(2020) 创建了一个基于自动机的单船相遇正式模型,并综合了一种构造正确的导航策略。Park 和 Kim (2020) 基于可达性分析,综合了一种构造正确的船舶自动停靠控制器。(2020) 提出了一种混合动力系统形式的自主船舶控制器,并使用自动定理证明器来验证一些安全不变量。本文旨在通过首先进行高级介绍,引起海事界对 FM 的关注。接下来,我们回顾当前海事控制系统设计和验证的实践,并讨论一些走向自主化的需求。然后,我们在三个特定用例中激励并演示了 FM 的使用,以满足这些需求。最后,我们讨论一下 FM 的一些局限性。