随着现代产品复杂程度的提高,企业为了增强竞争力,在激烈的市场竞争环境下取得成功,必须缩短产品的开发周期和降低产品成本,提高产品的开发效率和经济效益。自顶向下协同装配设计是一种新的设计模式,新设计模式的采用给产品设计过程管理和规划带来了的挑战。本文以自顶向下协同装配设计过程建模及规划技术为研究对象,主要研究内容及成果有以下几个方面:1.通过分析自顶向下协同装配设计过程特点,提出层次着色Petri网(HCPN)建模方法,以设计者的设计过程活动为建模对象,基于HCPN构建自顶向下协同装配设计过程的模型,以刻画设计过程的复杂行为特征,揭示设计过程的内涵特点。2.针对自顶向下协同装配设计过程规划中任务之间的关联关系和自顶向下协同装配设计的要求,采用设计结构矩阵表达任务之间的关联关系,提出设计组承担的任务量均衡和分在同一任务组内的任务具有较高关联耦合度两个分组原则,并采用基于多目标的遗传优化算法,以实现任务的合理分组,达到缩短产品开发周期和设计组之间的交互量的目标。3.针对设计组的综合能力,采用不确定多属性决策方法,选择设计组,并提出基于任务关键度和设计组综合能力的任务组分配原则,给出一种基于树的任务组分配算法,以实现任务的合理分配,保证组织资源的优化调度。4.在分析任务分组后组内、外的任务之间存在的依赖关联约束对任务执行时间窗影响的基础之上,通过串行活动并行化及耦合活动串行化来确定任务的时间窗约束,提出自顶向下协同装配设计的任务时间窗算法,以有效的消除时间窗约束求解过程中产生的约束冲突,减少设计过程等待时间;构建基于设计结构矩阵的设计过程随机调度优化算法,以确定任务执行时间窗,获得优化的设计过程调度方案。5.针对自顶向下协同装配设计过程的特点,构建基于层次对象Petri网(HOOPN)的设计过程规划动态模型,以满足设计过程的动态监控与调度的需要;基于模糊综合评价算法对设计过程进行风险评价,确定影响设计过程执行进程的局部和全局风险等级;提出基于设计过程风险等级的风险决策机制,实现自顶向下协同装配设计过程规划的动态调控。