制造业的先进程度、技术水平与规模是衡量一个国家综合实力的主要标志,新一代产品几何技术规范与认证NGGPS在制造业中的应用更是大势所趋。论文以"基于NGGPS制造特征信息统一机理与实现方法研究"为题,系统研究NGGPS标准在制造信息统一中的关键技术与实现方法,这对促进先进制造技术的发展、GPS理论及应用具有重要的学术价值和实际意义。研究内容得到中国博士后基金项目(20080440754)及教育部新世纪优秀人才支持计划项目(No.NCET-08-0211)的资助。论文对制造信息统一研究动态及GPS国内外研究进展进行分析,讨论NGGPS的基本标准类型和应用方法,进一步开展基于NGGPS制造特征信息统一机理与实现方法的研究分析。主要工作包括:⑴提出基于NGGPS制造特征信息统一平台的总体框架,其中基于NGGPS制造特征信息统一CAx集成系统功能模块实现在CAx设计阶段应用NGGPS特征完善产品信息,应用SOA的制造信息系统功能模块为制造过程NGGPS信息和功能提供集成的环境,系统功能扩展接口功能模块提供授权访问、数据和功能等扩展接口,实现异构系统间数据和功能的高效集成。⑵研究应用NGGPS的CAx集成系统数学逻辑建模与实现方法。选择扩展现有CAx系统的集成方法,采用UML对NGGPS与CAx集成系统进行建模分析,获得集成系统的用例图、顺序图和类图等UML图, NGGPS对象是实现NGGPS与CAx集成系统的关键。提出利用逻辑建模依据NGGPS理论构建应用NGGPS的数学逻辑模型,研究使用面向对象技术实现NGGPS对象模型的方法及应用实施。结果表明,该NGGPS与CAx集成系统建模方法具有结构清楚、条理清晰、信息及功能完备、实现容易特点,且具有良好的扩展性、移植性,方便实现网络化的数据共享与协同操作。⑶提出应用SOA的制造信息系统系统结构框图,系统具有自适应、智能化、扩展灵活、适用领域广及兼容性高等特点,可与制造相关的CAD、CAM、CAT等CAx系统及MRP、ERP等制造相关系统实现数据及功能的融合。探讨面向对象XML元数据格式(OOXMF)模型的处理机制,制定出符号定义及结构层次关系表,OOXMF模型容易处理尚处于未知状态或以后会增加情况的所有数据元素,具有平台独立性、生产商中立特性、易用性和低开销等特点。⑷开展NGGPS元数据信息存储机理研究,各CAx文件可转换为相同的OOXMF实现统一存储,明显减少不同格式转换次数;提出增量备份方法,实现面向对象NGGPS信息的版本控制及关联信息同步更新;系统研究信息检索方法,针对信息检索结果对用户查询条件敏感且用户难以快速定位等问题,提出使用分词规范化、聚类分析方法,制定剔除低频词判断准则,并给出仿真实验及数据证明了方法的有效性;研究NGGPS操作链的工作流控制,实现用户可视化自定义的工作流控制与管理,从而满足NGGPS操作链多样化需求。⑸开展统一平台集成授权访问接口功能研究,提出与操作系统的权限管理模块结合,大大减少开发工作量,为系统管理员提供统一的用户权限管理界面,并有利于集中管理与控制;统一平台应用系统权限管理实现中,通过SharePoint所提供的权限相关对象,实现与系统集成的自定义授权访问功能,具有权限管理灵活方便、开发效率高等特点,并充分利用操作系统安全级别高,可提高自开发应用系统安全性。⑹提出应用NGGPS功能的数学表达及运算方法,研究如何使用数学方法,实现网络环境下NGGPS功能的直观定义、方便调用与灵活协同工作。提供直观、方便、灵活的NGGPS应用与功能扩展。对NGGPS几何特征进行数学描述,利用有限的特征点将NGGPS理想表面模型、规范表面模型与认证表面模型联系起来;扩展特征点表达方法把空间转换统一为矩阵运算,给出特征空间点的平移、绕x/y/z轴旋转、复合空间变换等计算公式,可实现任何空间的复合变换计算。⑺提出基于算法可视化编辑的NGGPS功能扩展实现方法,采用MathML实现可视化NGGPS功能编辑,利用MatLAB实现NGGPS功能操作。使NGGPS功能更加丰富,满足可视化网络编辑,能即插即用嵌入到功能接口中,方便灵活地实现NGGPS功能的扩展,为用户提供更容易掌握及应用NGGPS的工具。⑻基于应用SOA的制造信息应用系统服务器运行结构图,以SharePoint搭建系统框架,使用VS.NET等开发工具完成基于NGGPS制造特征信息统一平台应用系统。应用系统实现统一平台工作文档库支持面向对象XML元数据OOXMF信息的采集与存储,实现基于OOXMF完善的增量版本控制功能,在设计、制造和认证工作区支持NGGPS功能操作并实现工作流的管理与控制,实现NGGPS知识中心信息的高级检索功能。论文实验表明“基于NGGPS制造特征信息统一平台应用系统”可初步实现NGGPS在几何特征产品加工中的应用,降低使用NGGPS的难度,实现较高效的制造工作流和NGGPS操作链等流程控制,并提供用户自定义工作流方案来解决复杂工作流的实现与控制。