基于信息重用技术的机械产品快速响应设计方法研究

论文摘要

科学技术的进步和经济的发展、全球信息化和全球市场化的形成使得新产品的市场竞争日趋激烈。企业之间的竞争开始转向基于客户需求的竞争和基于时间的竞争。如何有效地缩短产品的设计周期、降低设计成本、快速响应市场需求、快速交货是机械产品企业赢得客户的关键所在。本文以机械产品中难度最大的大型复杂机械产品为研究对象,并以大型复杂机械产品中的典型代表锻压机床为应用实例。大型复杂机械产品的设计、制造难度大,客户需求变化多样等特点,给产品开发人员带来较大的难度。实现大型复杂机械产品快速响应设计的关键在于如何有效利用各种信息资源。如何最大限度地利用企业现有的信息资源来实现快速交货是企业能否在激烈的竞争中立于不败之地的关键所在。因此研究大型复杂机械产品的快速响应设计具有极其重要的意义。本文首先从生产模式的演变历程分析,多品种小批量的生产模式给大型复杂机械产品企业的产品设计制造带来了前所未有的挑战,说明大型复杂机械产品快速响应设计的需求最为明显,然后提出如何最大限度地利用企业现有的信息资源是实现快速交货的关键所在。信息重用包括两个方面：一是企业现有资源的重用,二是产品信息在产品全生命周期的重用。本文基于信息重用技术构建了产品全生命周期信息模型,提出大型复杂机械产品快速响应设计的技术框架及设计流程。大型复杂机械产品快速响应设计应该在同一个技术框架下,使得信息能够在整个产品生命周期更加有利的重用,而产品自身信息也能够有效的重用。本文针对大型复杂机械产品的特点,在企业资源及产品资源可重用性基础上,科学地利用各种设计技术,有效地利用企业现有资源,提出了基于信息重用技术的大型复杂机械产品快速响应设计方法。然后研究了客户需求规范与转换模式,面向快速设计的产品建模方法以及面向快速设计的零件资源可重用建模方法。针对机械产品的快速响应设计提出面向快速设计的设计规则知识及其应用,以及基于可重用技术的新产品开发方法,使得新产品的开发更加快速。实现大型复杂机械产品快速准确报价的关键是设计知识的获取、共享与重用。本文研究了基于设计信息重用的快速报价方法,提出了基于快速设计系统的快速报价方法,以快速设计系统得到的产品三维模型为基础,将零件特征信息和生产工艺信息相互匹配,建立CAD系统与快速报价系统的交互模式,使得CAD系统的零件特征信息能够直接应用于报价系统。然后提出基于作业测定技术的报价基础数据构建方法。采用回归分析方法,通过作业测定获得的数据,建立了一套适合企业实际情况的零件装卸时间标准模型。基于作业测定技术的报价基础数据构建使得报价更加准确。零件的可制造性评价是制造领域中研究的热点,是快速响应设计及并行工程环境中极其重要的研究内容。本文首先分析了现有的产品可制造性评价方法,指出可制造性评价应该建立在零件模型和资源模型的基础上,考虑企业的现有制造资源,通过有效配置现有资源快速地完成交货。零件的可制造性评价一般包括两个层次,即定性评价和定量评价两个层次。本文首先研究了面向快速响应设计的产品的可制造性评价,通过重用快速设计系统零件的特征信息快速实现产品的可加工性进行定性的评价。在零件满足定性评价的基础上,针对现有的一些产品可制造性方案评价和决策方法存在的问题,本文提出了基于序关系分析法的产品可制造性方案多准则决策方法,相对于综合评价法,计算量大大地减少,是一种简便办法。本文得到国家高技术研究发展计划(863计划)资助(No 2007AA04Z1A2),本文的研究是其研究内容的一部分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 插图
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.2.1 产品快速设计技术
• 1.2.2 产品快速报价技术
• 1.2.3 产品可制造性评价技术
• 1.2.4 锻压机床的研究现状
• 1.3 快速响应设计研究评述
• 1.4 论文的选题及主要研究内容
• 1.4.1 论文的选题
• 1.4.2 论文拟解决的关键问题
• 1.4.3 论文研究的主要内容
• 第2章 大型复杂机械产品快速响应工程原理及系统框架
• 2.1 引言
• 2.2 大型复杂机械产品的定义
• 2.3 大型复杂机械产品快速响应设计的必要性
• 2.3.1 生产模式的演变历程
• 2.3.2 大型复杂机械产品企业面临的挑战
• 2.4 快速响应工程的关键技术
• 2.5 面向快速响应工程的信息重用技术
• 2.5.1 信息重用技术的原理
• 2.5.2 基于信息重用技术构建全生命周期产品信息模型
• 2.6 大型复杂机械产品快速响应工程的系统框架
• 2.7 大型复杂机械产品快速响应工程流程
• 2.8 本章小结
• 第3章 大型复杂机械产品快速设计及其建模方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于信息重用技术的大型复杂机械产品快速响应设计方法
• 3.2.1 大型复杂机械产品快速响应设计流程
• 3.2.2 客户参与设计的快速响应设计模式
• 3.3 基于可重用技术的客户需求模型的构建方法
• 3.3.1 客户需求实例
• 3.3.2 客户需求的特点
• 3.3.3 客户需求规范与转换
• 3.3.4 基于客户需求模型的实例检索
• 3.4 面向快速设计的建模方法
• 3.4.1 自顶向下的设计方法
• 3.4.2 自底向上的设计方法
• 3.4.3 面向快速设计的产品建模方法
• 3.4.4 面向快速设计的特征参数信息模型
• 3.5 面向快速响应设计的零件可重用建模方法
• 3.5.1 自制件可重用技术的建模
• 3.5.2 外购件零件资源可重用建模
• 3.6 面向快速设计的设计规则知识及其应用
• 3.7 基于可重用技术的新产品开发方法
• 3.7.1 设计模板的匹配性判断方法
• 3.7.2 设计模板的匹配
• 3.8 面向快速设计的设计结果校核方法
• 3.9 本章小结
• 第4章 基于快速设计系统的快速报价系统研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于设计信息重用的快速报价方法研究
• 4.2.1 大型复杂机械产品快速报价的关键技术
• 4.2.2 基于快速设计系统的产品快速报价方法研究
• 4.3 面向大型复杂机械产品企业快速报价的PDM系统
• 4.4 基于作业测定技术的报价基础数据模型的构建
• 4.4.1 作业测定的定义和目的
• 4.4.2 作业测定的主要方法及应用
• 4.4.3 基于作业测定技术的报价基础数据构建方法
• 4.4.4 标准时间的回归分析处理
• 4.5 快速报价应用实例
• 4.5.1 基于快速设计的锻压机床材料成本报价方法
• 4.5.2 锻压机床材料利用率的计算方法
• 4.5.3 整合工艺信息的锻压机床快速报价方法研究
• 4.5.4 锻压机床装配成本报价
• 4.5.5 锻压机床外购件及其他报价
• 4.5.6 锻压机床快速报价系统及其输出模块
• 4.6 结论
• 第5章 基于信息重用的大型复杂机械产品可制造性评价
• 5.1 引言
• 5.2 产品的可制造性评价的研究现状及不足
• 5.3 面向快速响应设计的产品的可制造性定性评价
• 5.3.1 基于零件特征的可制造性评价
• 5.3.2 基于资源重用的产品可制造性评价
• 5.3.3 基于零件特征及资源重用的可制造性评价实例
• 5.4 基于层次分析法综合评判的零件可制造性评价
• 5.5 基于序关系分析法的零件可制造性评价模型的构建
• 5.6 基于序关系分析法的产品可制造性定量评价实例
• 5.7 结论
• 第6章 总结与展望
• 6.1 主要研究工作
• 6.2 论文主要创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 在读期间参与申请的专利及软件著作权
• 致谢