机械产品设计重用策略研究

设计重用是指将过去的设计及设计知识应用到当前的设计活动。产品设计的本质特征及市场竞争环境决定了设计重用的意义。设计重用可有效缩短设计周期,提高设计质量,从而实现快速响应设计与制造。研究了机械产品设计重用的策略,给出了机械产品设计重用层次与设计重用空间的概念,总结概括出设计重用的使能技术,即CAD技术、AI技术和Web技术,并提出了基于这些使能技术的机械产品设计重用框架、模型和策略,对机械产品设计重用的进一步研究与应用具有理论指导意义。

基于知识模板的复杂产品设计重用方法研究

为实现复杂产品设计知识的重用,提出了基于面向对象技术的知识模板概念。用统一建模语言建立了复杂产品设计阶段的功能-行为-结构模型。通过功能分解和结构映射,将功能信息和几何信息集成封装在一个类模板中。基于功能域、行为域和结构域三个映射域,设计了功能分解算法,从而形成可重用知识。知识模板通过组成模板的静态和动态知识提取并加以综合获得,利用相似度数值的计算进行模板的选择与匹配。最后以叉车产品功能分解和结构映射所形成的知识模板,说明了所提出的设计重用方法的实际应用。

设计重用研究

设计通常分为变形设计、自适应设计和创新设计。据估计约 80 %的设计为变型设计和自适应设计 ,这意味着大多数设计过程是基于以前的设计知识的重用。基于计算机的设计重用可有效缩短设计周期 ,提高设计质量 ,实现对市场的快速响应。本文在对现有设计重用系统分析研究的基础上 ,识别概括出设计重用中的若干重要问题 ,诸如设计重用的概念、过程模型、重用层次和类型、关键技术及支持重用的设计历史建模等 ,并对各个问题做了深入系统地研究 ,给出了有关概念定义 ,建立了相关模型 。

面向设计重用的三维CAD模型局部结构检索方法

为了更好地实现面向设计领域的三维CAD模型设计信息的有效重用,提出了一种融合语义的三维CAD模型局部结构检索方法。首先以设计特征作为设计语义信息的基础载体,对三维CAD模型进行结构化表征,并用特征属性邻接图来表示;然后设计能够捕捉不同层次信息的特征描述子,构建融合语义的特征相似性评价模型;最后采用子图同构算法计算查询局部结构与模型库中零件的特征属性邻接图的特征匹配对,以此计算相匹配局部结构的相似度。实验结果表明,该方法能够较好地实现融合语义的三维CAD模型局部结构检索,可以有效地支持面向农机设计领域的三维CAD模型设计信息的重用。基于检索的设计重用方法可为农机装备数字化设计中各类成果的有效重用提供多粒度、精确化和智能化的方法。

基于CBR的机械式大豆排种器设计重用技术

为缩短机械式大豆排种器设计周期,降低设计成本,研究了机械式大豆排种器设计重用技术。运用物元模型表示排种器设计知识,构建排种器实例物元数据库,并与排种器参数化模型库共同组成排种器实例库;将排种器实例属性划分为基本参数、匹配参数和评价参数,通过基本参数的匹配缩小检索范围,利用改进的最近邻算法计算匹配参数和评价参数的相似度,实现相似实例的快速检索;利用规则关联的方法建立设计需求与排种器参数化模型主驱动参数间变换关系,通过对模型主驱动参数的调整实现实例的修改;采用Visual Basic语言、结合计算机辅助三维交互应用(Computer aided three-dimensional interactive application,CATIA)软件实现机械式大豆排种器交互式设计重用,运用工程离散元方法(Engineering discrete element method,EDEM)对重用排种器进行虚拟仿真,根据仿真分析结果提出改进意见,并对改进后的排种器进行仿真验证与台架试验。结果表明,改进后的排种器作业性能得到了提高,验证了该设计重用技术的可行性和有效性,可为农机装备的智能化设计研究提供技术借鉴。

面向设计重用的设计理性模型变换方法

在设计理性建模的基础上研究设计理性模型的不同抽象层次的变换方法。该方法包括应用基于Web本体语言的知识推理实现设计理性模型片段划分、设计理性模型主脉络抽取等关键步骤,从而建立不同抽象层次的设计理性模型,优化设计理性模型知识表达形式及表达能力,为设计理性重用提供更有力的支撑。开发了设计理性建模与变换原型系统,并以压弯模具设计为例,验证了设计理性模型变换方法的可行性及有效性。

面向大批量定制的设计重用支撑平台研究

为实现大批量定制下的设计重用,提出了大批量定制设计重用支撑平台体系结构,研究了基于该平台的设计过程。该平台由数据层、合理化层、中间层、设计层和检索层构成。数据层和合理化层用于可重用设计信息构建,检索层和设计层用于支持设计重用过程,中间层是可重用设计信息层。研究了基于矩阵变换的零部件之间的关联性、基于事物特性表的计算机辅助设计与产品数据管理集成、基于事物特性表的部件-组件-零件-特征四层次设计单元建模,以及设计中的规则推理等关键技术。对平台进行了软件实现,并已应用于汽配企业。

产品概念设计重用研究

在对设计重用的基本理论进行研究的基础上 ,建立了能够记录概念设计历史的基于功能 -行为 -结构框架的概念设计信息模型 ,实现了功能、行为和结构的形式化表示 ,并通过与 PDM模型集成 ,建立了多粒度层次的概念设计重用框架 ,使 PDM系统成为概念设计重用的系统平台 ,同时还研究了概念设计重用信息的检索方法。

基于Web服务的零部件参数化设计重用

在分析产品零部件设计重用过程的基础上,借鉴软件重用中组件模型的可重用服务及接口与实现过程相分离等思想,给出一个基于Web服务的零部件参数设计重用框架。该框架由上至下分别为设计接口层、设计服务层、设计结果层。在服务端通过软件集成技术(如iSIGHT等)实现零部件设计过程自动化、参数化及集成化,建立零部件的参数化设计模板。利用Web封装技术(如EASA软件)对参数化设计模板封装、管理,从而实现客户端基于Web服务的零部件参数化设计重用。实例验证表明,通过该方法实现的零部件重用在保证零部件设计质量前提下可有效地提高效率。

建筑结构工程设计重用策略

为了挖掘和利用建筑中各标准层结构设计的重用潜力,提出了基于重用范围的设计重用策略。该策略将不同组合标准层的设计信息的交集定义为可重用单元,并设计了相应的编码和组装方法,用于管理和利用可重用单元。该设计重用策略的提出改变了结构设计的工作模式,它将工程师的注意力集中到可重用信息的识别和提取方面,而将搜索适用的可重用单元并组装成完整标准层的机械操作交由程序自动完成。实践证明,该重用策略可大幅减少工程师在设计的创建和维护环节的工作量,具有增效、可行、便于操作的特点,为在建筑工程领域实现设计重用思想提供了新思路。

基于Web和Pro/E的零部件设计重用系统研究

当前零部件设计重用系统通常存在两个问题:一是零部件层次信息复杂,难于表达、管理和查询;二是同CAD平台集成困难。针对前者,采用了可扩展标记语言表达零部件信息,并将其存储到Oracle数据库中,通过XML Schema定义和规范零部件的XML文档结构,通过Oracle提供的XQuery引擎使用XQuery语言对零部件进行查询;针对后者,利用Pro/E提供的二次开发接口J_link和J2EE平台技术,实现基于Web和Pro/E环境下的零部件设计重用系统,并将Pro/E软件集成到该系统中,工程设计人员既可在基于Pro/E平台下,也可以通过Web实现对零部件库的操作。最后,通过履带起重机的柴油发动机的零部件设计重用实例,验证了本系统的可行性。

设计重用技术理论体系研究

围绕设计重用这一思想,首次提出设计重用技术,将重用的范围扩展到产品的广义设计领域。用系统和集成的观点对设计重用技术的理论体系及其系统的组成进行了研究。粗略地将设计重用技术的研究内容划分为3个方面:可重用集成设计单元建模技术;可重用集成设计单元的重用技术;设计重用技术实施策略和方法。介绍了设计重用涉及的技术领域及关键因素,提出了新的适应设计重用的产品设计信息流程。最后,从FTQCSE6个企业竞争力要素方面分析了设计重用技术对企业市场竞争力的影响。

树状建筑工程设计重用模型

为了减少建筑工程单一项目内的设计信息的冗余数据,进而减少设计中的重复工作量,提出了"五层树状模型"来重组信息.该模型基于设计重用理论,充分考虑了建筑工程信息的构成特点,依据重用属性提取重用单元形成基本元素,借助五层树状结构实现数据重构以获得最终图纸,提高了数据的存储和利用效率.基于该模型开发的程序在重用单元的定义、搜索和组装等方面实现了自动化,满足实际工程大规模数据处理的需要,大幅缩短了设计周期.

产品设计重用策略

产品的系统化及在此基础上的变型产品设计是企业产品开发的基本策略。产品设计人员在产品开发的各个阶段重用已有的知识、经验,设计重用成为产品设计的基本特征。探讨产品设计重用策略,给出了产品设计重用层次、设计重用空间的概念,研究总结了基于重用的产品设计策略及技术,包括CBR、KM/KBE及基于重用的产品设计模型框架,对产品设计重用研究、应用及开发支持产品快速设计的设计重用工具和系统具有指导意义。

面向设计重用的工程零件设计特征模型构建

随着CAD技术的蓬勃发展和广泛引用,设计重用受到了越来越多的关注,然而由于缺乏有效的底层模型表征,现有的三维CAD模型检索算法普遍存在难以支持设计重用的问题.针对设计重用需求,提出一种设计特征模型的表征结构及构建方法.通过扩展特征树的设计模型表征结构,准确地刻画设计模型中不同粒度、不同形式的特征及特征间的关联关系,有效地捕捉模型中包含的设计语义;通过人工交互定义主形状特征和辅形状特征、系统自动建立特征间关系的方式构建设计特征模型,确保模型表征的唯一性及稳定性.实验结果表明,文中提出的设计特征模型表征结构及构建方法能够有效地捕捉工程零件中包含的设计语义,进而支持面向设计重用的检索.

面向中小企业的变粒度双网映射零部件设计重用

当前我国中小企业的零部件重用还存在着较多困难,主要是重建零部件知识库工作量大及知识检索困难.为此,给出粗细粒度双网映射的零部件设计知识重用方法.在中小企业现有产品零部件图形数据库和CAD设计基础上,建立包括零部件图形数据库内容的树状知识网,称之为细粒度知识网,该树状知识结构与原数据库的结构相符合.另外构造一个纲目式粗粒度网络状零部件知识网,并用本体OWL表示.该双网映射零部件知识重用可用于中小企业基于变型设计或自适应产品零部件设计,或将来基于Web的中小企业产品设计重用.减速器的零部件设计重用实例表明了所提的双网映射的零部件设计重用方法的有效性和实用性.

基于设计重用的机构计算机辅助设计研究

设计重用是二十一世纪CAD发展的一个热点。这里研究了机构CAD中运用设计重用系统的总体模型,提出了重用的应用层次及运用实例推理技术(CBR)和网络技术实现知识重用的解决策略,并重点讨论了实例推理、重用库系统的建立和基于web技术的知识重用共享等设计重用实现的关键技术。

PDM环境下基于设计重用的零件族管理系统

通过构造零、部件模型 ,实现变型设计 ,在此基础上 ,研究了零件族管理系统与CAD系统的集成 ,使零、部件能够直接在CAD系统的装配环境下打开 ,支持产品的设计。

设计重用研究综述

为提高设计重用水平,总结了国内外主要的设计重用理论和方法,指出现有研究中存在的问题和未来应加强的方面。总结并系统评述了设计重用研究的五个方向,分析了五个研究方向各自的优缺点及其相互间的关系;总结并评价比较了八种典型的设计重用实现方法;从研究对象、研究内容、研究成果类型和研究方法四个方面指出了设计重用研究中存在的问题,并指出未来可能的研究方向和应加强的方面。