为解决因离散制造业数字车间生产过程中信息多源复杂,导致实时信息易出现滞后严重、出错,信息重用和共享困难等问题。首先,分析了离散车间制造过程信息的信息因素;其次,论述了本体多个层次的关系、结构及本体模型的数学描述,构建了面向制造过程信息的本体体系结构,将可拓基元理论与本体相结合对制造过程多源信息进行知识化表示;最后,采用Protégé来说明制造过程信息本体模型的构建与表达过程,提出了多张表法的制造信息本体库存储方法,并对制造信息关系数据库进行了建模,以此更加准确表达多源信息间的内部联系。该方法可解决实时制造过程多源信息间信息的复杂、共享、重用等问题。

为促进设计者在创新问题求解过程中产生创新概念,从类比思维的认知过程出发,提出从功能、行为、结构三个角度所对应的抽象层次及语义层次来描述相似特征,构建以相似特征为基础的创新问题求解模型,用于实现问题空间和知识空间不断映射求解,激励设计者形成创新概念。该模型主要包括问题表征、设计检索及映射迁移三个求解步骤。首先,以相似特征为基础,从功能、行为及结构的不同抽象层次表征设计问题,并基于抽象层次和语义层次知识检索,实现类比源的获取,完成知识的映射迁移。最后基于课题组开发的产品创新设计服务平台的创新问题求解模块,以波轮式洗衣机的创新问题求解示例说明该模型的应用。

线缆布线是一个基于约束空间的求解过程,而影响线缆布线的约束因素又是复杂多变的,根据不同的约束条件能得到不同的布线路径。在分析了工程领域的线缆布线问题的基础上,首先提出了约束因子、约束集合等概念,并应用这些概念对影响线缆布线的约束因素进行分析,通过将功能相似的约束因子进行组合,使其形成约束集合,进而建立布线混合约束模型,其次基于该模型分别采用模拟退火算法、蝙蝠算法及粒子群算法进行仿真,最后对计算结果进行对比,进而验证了该模型的可行性。

针对果园作业环境的特点,设计了一套适用于手柄操作拖拉机的转向控制系统,并完成了样机的开发。对原车的转向系统结构的分析,提出了设计方案。通过对设计方案中液压元件的分析,建立了转向系统的数学模型。根据转向系统特点设计了模糊控制规则并使用了模糊PID控制器。在MATLAB中建立仿真模型进行仿真,用仿真结果检验控制系统的动态特性。最后进行了样车试验,试验结果表明：控制系统的跟踪效果、响应速度、控制精度指标满足使用要求。

车道线检测时容易受到路面环境的干扰、检测准确度与实时性不易保证。为此,提出了基于稀疏网格和动态特征窗口（DFW）的车道线检测方法。首先在道路区域建立了稀疏网格区域,然后提取了网格上的车道线灰度信息,大幅度排除了冗余像素。利用车道线的方向特性,提出了对称性六向梯度边缘检测方法,进而采用椭圆膨胀元素建立了车道线DFW。利用车道线方向和长度的显著特征,提取了车道线特征边缘并对其进行了Hough直线拟合。在多样性的道路环境中进行了算法测试,讨论了不同分辨率图像的车道线检测耗时。试验表明：提出的算法简单、快速,可以有效排除各类路面干扰像素,能够鲁棒、准识别多种路面环境中的车道线。

飞机设计制造一体化即应用并行工程理念,运用信息化技术实现飞机设计研制技术、信息和资源的协同集成。飞机设计制造一体化工程难度巨大、协作面广、综合性强、管理困难。波音和空客公司均采用成熟度技术来联系业务流程和管理流程。面向我国厂所一体化的飞机研制模式提出了一种多阶段多层次细粒度成熟度模型。并在该模型的基础上研究了成熟度的指标体系和评价方法。并验证了该模型和评价体系的有效性。

钢铁是国民经济的基础用材，我国吨钢综合能耗仍与发达国家存在较大差距。准确预测吨钢综合能耗，有利于制定节能方针和减少能源浪费。根据我国钢铁工业吨钢综合能耗历史数据，利用基因表达式编程（Gene Expression Programming，GEP）算法，构建吨钢综合能耗预测模型。首先，将吨钢综合能耗进行等间隔时序化、函数表达式符号化，在终端集中添加常量数组；其次，利用选择操作、变异操作、重组操作和移项操作进行遗传操作，获得吨钢综合能耗预测模型。结果表明，基于GEP的预测值与实测值平均误差为0．31，该模型较准确地预测我国钢铁工业吨钢综合能耗发展趋势。

在对柔性制造系统建模时，一般Petri网对描述有一定的局限性，因此提出面向对象的赋时着色Petri网（OOCTPN）概念。在柔性制造系统的建模与分析中，以生产物流系统为研究对象，首先对系统按照功能进行模块划分，以基本Petri网对各子模块进行建模，然后将各子网赋予时间和颜色特征对系统进一步描述，再通过消息传递将各子网联系起来，以建立柔性制造系统的综合模型。最后，以汽车零部件的柔性制造系统为实例，建立OOCTPN模型并用Flexsim进行动态仿真，验证了该OOCTPN模型的正确性和可达性并证明该建模方法及所建模型的有效性。

输电系统中，架空地线断股是一种严重的线路故障，人工开展断股补修工作强度高，风险大。介绍了一种输电线维护机器人用于完成断股补修维护任务。该机器人采用视觉检测方法完成输电线路环境状态的检测，并根据当前所处环境状态完成合理的任务规划。机器人平台可以按照规划携带专用维护工具沿线路行走，跨越防振锤障碍靠近断股故障，并通过专用维护工具实现断股的复位与紧固。最后，机器人设计的合理性，基于环境状态检测的机器人任务规划的有效性与稳定性都通过实验得以验证。

员工工资是装配成本中的重组成部分,如何实现工资支出最小化得到越来越多的关注。同时在实际生产中,员工技能的差异也导致对相同操作不同的加工效率,进一步导致了员工最优化分配问题。针对面向成本的双边装配线平衡和员工分配问题,构建了最小化员工成本的数学模型,同步考虑装配线负载均衡,形成多目标的优化模型。提出一种改进的重启模拟退火算法,设计了新的邻域结构和重启机制。在邻域结构中,设计了3种邻域结构;在重启机制中,根据聚集距离优先选择较离散的个体,以获得分布性更好的帕累托解集。最后对7组随机生成的实例进行求解,将重启模拟退火算法与快速非支配排序遗传算法进行对比,验证所提算法的高性能。