管路在航空、航天、汽车、船舶等领域广泛应用，管路的合理布局及优化是保证复杂机电产品可靠运行的前提。由于在复杂产品的管路系统布局设计阶段需要综合考虑管路的可制造性、稳定性、强度和流阻等一系列跨专业问题，工程中常常因考虑的影响因素复杂，导致如何在缩短管路系统布局设计时间的情况下保障布局设计质量成为工程难题。本文针对如何提高复杂产品中的管路布局设计效率和质量的难题，对复杂产品中管路数字化布局设计及仿真相关理论、方法和实现技术进行了深入研究，从而为提高管路系统的布局设计效率和质量提供基础理论、方法和数字化工具。本文主要的研究工作如下：（1）分析了国内外在管路布局设计、管路系统优化、管路装配与拆卸仿真等相关理论和技术方面的研究进展情况，指出了目前存在的问题与不足。在此基础之上，提出了复杂产品中管路数字化布局设计及仿真技术的总体框架，并给出了该技术的概念、内涵、典型的业务流程以及技术体系。（2）通过分析管路系统零件数字化表达的需求，提出了一种以通径为核心的管路数字化模型表达方法。将功能相似、工作环境和传输介质相同的相互连通的管路系统零件定义为一个管路通径，并以此为核心对管路系统进行数字化表达，改变了传统的以单根导管为核心的表达方法。在此基础之上，分别实现了管路系统零件信息模型、几何模型、碰撞模型以及虚拟实体模型的建立，为管路数字化布局与仿真业务的实现提供统一的数据支持。（3）为了提高管路布局的效率，提出了一种基于改进的快速扩展随机树算法的管路自动布局方法，快速建立了管路系统的无干涉布局方案。在此基础之上采用交互式布局方法对布局结果进行修正，并通过一种基于模拟退火算法的管路自动优化算法对管路布局中的各类工程约束进行针对性的优化，在实现快速布局的同时，保证管路布局的质量。（4）针对管路布局过程中涉及的诸多工程约束，建立了管路系统自动评价体系，实现了对布局结果的综合评价。通过一阶谓词表示法建立了可扩充可定制的管路布局知识库；在此基础之上，引入ASP知识推理机对管路的布局设计结果进行推理求解，并基于管路数字化模型的数据结构设计自动评价算法，计算综合评价结果。将评价结果反馈到管路布局模块中，指导管路布局结果的优化。（5）针对目前管路可装配性和可拆卸性验证困难的问题，研究了管路系统的装配与拆卸仿真技术。采用一种基于层次链的方法对管路装拆过程进行建模，实现了装拆过程信息的储存与管理；通过对管路零件几何特征的分析，对快速扩展随机树算法进行改进，实现了管路零件装拆路径的自动生成；并以此为基础提出了一种基于拆卸约束关系图的管路装拆序列自动生成技术，实现了管路系统零件的装配与拆卸过程仿真。（6）基于以上成果，设计并开发了应用软件的原型系统，并结合中航商飞合作项目中的飞机发动机液压管路系统布局设计，对论文提出的相关理论与方法进行了可行性验证。