支持工程机械产品快速设计的关键技术研究与实现

论文题目: 支持工程机械产品快速设计的关键技术研究与实现

论文类型: 博士论文

论文专业: 航空宇航制造工程

作者: 张东民

导师: 廖文和

关键词: 产品设计,设计重用,基于实例的设计,设计知识管理,设计结构矩阵

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 企业产品开发工作统计表明变型设计和适应性设计占企业90%以上的设计工作量,快速产品开发成为企业的核心竞争力。本文结合国家863项目、江苏省高技术计划研究项目的需求,以支持产品快速设计研究为主线,在网络化、数字化设计环境下,系统研究支持产品快速设计的相关理论、关键技术与应用。主要研究内容和成果如下: (1) 分析研究了设计重用的基础框架,提出了产品设计重用层次和重用空间概念,探讨了标准件、外购件重用策略,分析了目前设计软件支持重用的不足,提出了基于设计过程的设计重用建模策略和方法,研究了基于重用的产品设计模型,并给出了产品平台的效能评估方法。 (2) 研究分析了基于实例的推理方法,在复杂机械产品设计类型和设计过程特征分析基础上,建立了复杂产品树状产品实例库,提出了基于模板的实例定制方法,给出了二阶段实例检索策略及相应算法,实现了3D实例模型的快速预览,并开发了基于实例推理的起重机产品设计原型系统。 (3) 研究总结了知识管理的内涵,分析了产品设计知识的应用特征和设计知识管理需求,提出了设计知识管理框架,该框架包含三个部分:多种知识源设计知识获取、知识建模和设计知识检索,研究了基于本体的设计知识建模方法,并提出了多视图的设计知识检索策略等。 (4) 分析总结了基于设计结构矩阵(Design Structure Matrix,DSM)的产品开发过程建模方法,利用代数分析方法给出了耦合活动集识别、设计活动层级划分、开发过程优化重组算法、耦合活动集解耦方法,给出了应用DSM建立产品开发过程的策略,分析了设计迭代的特征,建立了设计迭代的改进DSM建模方法,并通过一个实例说明DSM建模方法的实用性。以上述研究成果为基础,建立了面向工程机械行业的产品快速设计系统结构,开发了基于实例的产品设计工具、设计知识管理工具、基于ASP的通用件产品目录库工具及工程机械产品快速设计系统,并应用于水泥摊铺机产品快速设计,取得了满意的效果。

论文目录:

第一章绪论

1.1 市场驱动的快速产品开发

1.2 快速产品开发方法与技术的研究进展

1.2.1 支持快速产品开发的现代设计理论与方法

1.2.2 设计重用研究进展

1.2.3 已有设计资源重用建模研究进展

1.2.4 产品设计开发过程建模重组研究进展

1.3 工程机械行业产品设计现状与发展趋势

1.3.1 工程机械行业及其产品设计开发的共性特征

1.3.2 我国工程机械行业产品设计开发现状及存在的突出问题

1.3.3 工程机械行业产品设计开发发展趋势与研究应用概述

1.4 选题背景与依据

1.5 总体研究思路与内容安排

1.5.1 总体研究思路

1.5.2 全文内容安排

第二章支持产品快速设计的设计重用研究

2.1 引言

2.2 产品设计理论的三要素模型

2.2.1 产品表示

2.2.2 产品设计过程

2.2.3 产品设计知识

2.3 设计重用研究

2.3.1 设计重用意义

2.3.2 重用层次与重用空间

2.3.2.1 产品设计重用层次

2.3.2.2 产品设计重用空间

2.3.3 标准件与外购件重用

2.3.4 商用设计管理软件支持重用分析

2.3.5 基于设计过程的设计重用建模

2.3.6 基于重用的产品设计模型

2.3.7 设计重用与产品创新

2.4 产品平台法

2.4.1 产品平台定义

2.4.2 产品平台规划

2.4.3 产品平台效能评估

2.5 本体论

2.5.1 本体定义

2.5.2 本体建模

2.5.2.1 领域概念

2.5.2.2 领域概念间的关系

2.5.2.3 概念的属性定义

2.6 本章小结

第三章基于实例的产品设计研究

3.1 基于实例推理的研究现状

3.2 基于实例推理方法

3.2.1 实例表示

3.2.2 实例索引与实例检索

3.2.3 实例修改

3.2.4 实例存储与维护

3.3 基于实例的复杂产品设计研究

3.3.1 机械产品设计类型与设计过程分析

3.3.2 产品实例表示

3.3.2.1 产品实例描述

3.3.2.2 层级产品实例库结构

3.3.2.3 基于模板的实例定制

3.3.3 二阶段实例检索

3.3.3.1 二阶段实例检索策略

3.3.3.2 二阶段实例检索算法

3.3.4 实例3D模型预览

3.3.5 实例重用

3.3.6 基于实例的产品设计过程

3.4 基于实例的轮式起重机产品设计

3.4.1 轮式起重机产品设计特征分析

3.4.2 轮式起重机产品实例描述

3.4.3 基于实例的轮式起重机产品设计系统开发

3.5 本章小结

第四章设计知识管理研究

4.1 引言

4.2 知识工程与知识管理

4.2.1 知识工程

4.2.2 知识管理

4.2.2.1 知识分类与知识产生

4.2.2.2 企业知识活动过程循环

4.3 支持产品开发的设计知识管理框架

4.3.1 产品设计过程中设计知识的应用特征

4.3.2 设计知识管理需求

4.3.3 设计知识管理系统框架

4.4 基于本体的设计知识建模

4.4.1 设计知识本体的建模表示

4.4.2 基于本体的设计知识库

4.4.3 设计知识检索

4.4.3.1 基于概念的检索

4.4.3.2 基于树视图的检索

4.4.4 基于本体的设计知识建模优点

4.5 本章小结

第五章基于信息依赖的产品开发过程建模与重组研究

5.1 引言

5.2 产品开发过程结构化建模

5.2.1 项目分解

5.2.2 设计活动间联系的基本形式

5.2.3 信息源与信息流类型

5.2.4 设计结构矩阵

5.3 产品开发过程重组

5.3.1 图理论与布尔矩阵运算

5.3.2 耦合活动集识别

5.3.3 活动层级划分

5.3.4 基于DSM的产品设计过程优化重组算法

5.3.5 耦合活动集的解耦方法

5.3.6 应用DSM建立产品开发过程的策略

5.4 设计迭代特征与建模

5.4.1 设计迭代特征

5.4.2 设计迭代建模

5.4.2.1 信息流的特征表示

5.4.2.2 设计迭代的改进DSM建模表示

5.5 轮式起重机吊臂设计开发过程建模

5.6 本章小结

第六章面向工程机械行业的产品快速设计系统开发

6.1 面向工程机械行业的产品快速设计系统结构

6.2 产品快速设计工具

6.2.1 基于实例的产品设计工具

6.2.2 设计知识管理工具

6.2.3 基于ASP的通用件产品目录库工具

6.3 水泥摊铺机产品快速设计

6.4 系统测试结果

6.5 本章小结

第七章全文总结与展望

7.1 本文研究工作总结

7.2 后续研究工作展望

致谢

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的主要科研工作

参考文献

附件(复印件)：面向行业典型产品的三维数字化设计专用系统及工具集软件评测报告(部分)

发布时间: 2005-07-08

参考文献

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[5].面向物料资源优化利用的产品设计系统与优化下料技术研究[D]. 阎春平.重庆大学2002
[6].基于虚拟仿真系统的产品创新设计研究[D]. 曾琎.武汉理工大学2009
[7].面向复杂定制产品的设计更改关键技术及应用研究[D]. 刘晓健.浙江大学2011
[8].基于人工免疫系统的产品设计方法研究[D]. 曹鹏彬.华中科技大学2007
[9].建筑产品设计过程建模与仿真研究[D]. 成飞飞.哈尔滨工业大学2009
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