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1、第!卷第!期计算机集成制造系统!“ # $ %? ! = =“+ , , -#, !?, A B ,?, 一种基于过程的计算机辅助设计方法李!彦$ 赵!武$ 晏!强收稿日期!+ , , -?, +?= A% 修订日期!+ , , -?, ?, A 6 4! = , , #!摘!要! 建立了一个基于整个产品设计过程的计算机辅助设计模型$ 该模型综合了设计矩阵 功能方法树 产品结构树和# E F -模型的优点$ 并能集成第三方工具$ 支持设计者完成整个设计过程的活动和任务$ 能够获取和结构化设计过程数据 : 4 5?R : 4 5R 6 0$ 4?% M : 6 4 5R 6 0) % . 21
2、L ?2 9 M 2 ( 4 , = A B , B T 6 9 P/ ( : 9 ;6 : . : 4 56 1 0 ?- A A“V#)* 2 L 3 P!J 3 : 8 8 : )“= =#!$D F VVQ$2 1 6 ( ) # 4 8 3 . 6 1 : 4 : 4 1 2 5 3 6 1 : 4 8 3 9 4 9 0 3 3 2 4 1 2 4 5 : 4 2 2 3 : 4 5%# # F F+ , , -) 0 4 7 6 1 : 4 : 1 2 .!H 3 Y 2 9 1 0 基于认知心理学的产品设计研究，涉及多学科的内容，包括工业设计理论、认知心理学、人工智能以及计算机
3、辅助设计等多方面的知识。在产品认知的 过程、认知信息的获取、产品特征编码及认知语意等方面进行了较为深入的研究。创造性的提出了产品的生理认知、过程认知及情感认知，对产品设计 各个阶段的提供了理论支持。本文力图将心理学语言映射转换成设计语言，尝试为产品设计这一看似感性的设计方法构建系统而理性的方法体系。研究 了基于认知心理学的产品设计模型系统流程的构建与描述，并对系统各功能模块的结构和各个子系统的结构与功能进行了分析。 理论的产生是为了指导实践，将理性的方法体系应用于设计实践，是本文研究的最终目的。本文根据产品设计一般流程结合手机设计，对用户认知偏好 信息研究进行了验证。根据用户生活形态研究的已有
4、成果，对论文中用户群进行了定义。采用形态分析法和专家访谈法相结合的方式，对产品的造型特 征进行了定义和编码。利用模型系统，在对现有产品的用户认知与需求研究的基础上，进行用户参与的产品设计，实现了对产品设计的有效辅助。基于认知心理的产品设计模型系统的创建是本论文的重要创新，模型分为不同的模块，实现从产品编码到验证一系列的功能。从感性的方法上升到理性 的方法，并将量化信息引入设计过程，引导用户一同参与设计的过程，实现了设计的交互。将智能化的概念贯彻设计过程中，结合相应的计算机软件 ，开拓了产品设计方法的新局面。5.期刊论文 郭盈.朱宏轩.GUO Ying.ZHU Hong-xuan 关于产品设计平
5、面表达形式的探讨 -包装工程2005,26(5)阐释了产品设计平面表达形式,分析了计算机辅助设计表达和手绘设计表达各自的特点和发展现状,并对二者进行了比较.认为二者各自都有着其它表 现形式所无法比拟的优点,在产品设计过程中,二者结合使用,互相配合方能更好的为设计服务.6.学位论文 张书亭 自顶向下协同产品设计框架和方法研究 2009复杂机械产品的设计具有两个重要特点，一是采用自顶向下的设计方式，另一个是多人参与、协同完成。然而，目前CAD系统仍难以支持自顶向下、 多人协同的产品设计。鉴于多人协同的产品自顶向下设计的高度复杂性，作为研究的第一步，我们将当前工作集中在概念设计完成之后的协同产品设计
6、 ，即一组设计者根据概念设计结果，协同地、由抽象到具体地完成产品设计。 论文的主要工作包括以下几个方面： 1.提出一个自顶向下协同产品设计框架。我们将自顶向下协同产品设计过程分成布局设计、协同骨架设计、协同详细设计三个设计阶段，并基于该设计 过程的需求，设计了自顶向下协同产品设计的六个主要功能：基于符号的布局设计，耦合结构参数协同计算，协同装配建模，协同特征建模，基于 Agent的变动传播，基于多媒体会议的协商交流。 2.提出一个支持自顶向下协同产品设计的多层次分布式装配模型。该装配模型总体上分为布局装配模型、骨架装配模型、详细装配模型三个主要层次 ，以支持自顶向下产品设计；采用在服务器和客户
7、端的复制式分布表示，以支持分布式协同设计。在分布式表示中，服务器端为完整的产品装配模型 ，客户端装配模型基于协同设计需要动态装载，具体包括设计者负责设计的子装配或者零部件的模型信息，以及和其具有装配关系的其他设计者负责设 计的子装配和零部件信息。为支持装配模型对象在各个站点的一致，采用了局部ID和全局ID的对象命名机制。 3.提出一种支持自项向下协同产品设计中耦合结构参数协同计算的方法。该方法基于模糊理论表示设计早期阶段的模糊设计参数，通过效用函数表示设 计者基于设计经验确定的设计参数不同数值的优先程度，由设计者协同建立以效用为目标的优化模型，并通过改进的遗传算法进行优化求解。 4.提出自项向
8、下协同产品设计中基于Agent(智能体)的变动传播方法。通过服务器和客户端Agent之间的协作，动态监控协同设计系统中各个站点对装配 模型的变动修改，然后由服务器端Agent基于特征变动、装配约束变动、工程约束变动的推理以及层次变动推理，确定装配模型对象的变动以及分布，最 后以命令的方式更新所有相关站点的装配模型，保证变动操作后分布式装配模型的一致性。 5.基于上述理论方法实现了支持自顶向下协同产品设计的原型系统CTDAD。该系统采用复制式服务器-客户端体系结构，核心功能模块包括布局设计、耦 合结构参数协同计算、特征造型器、装配建模、变动传播Agent、ID管理、协商管理等。使用该系统，完成了
9、一个液压式机械手的自顶向下协同产品设计 ，对本文所提出的框架与方法进行了验证。7.会议论文 李国树 论计算机辅助设计在FRP产品设计中的应用 2003本文通过对玻璃钢(FRP)产品设计特点的分析及计算机辅助设计(CAD)在FRP产品设计中应用的可能性分析,指出了FRP产品设计的发展方向.8.学位论文 杨德一 面向复杂产品设计的KBE系统关键技术研究及实践 2004随着经济的发展和社会的进步，客户对产品的需求逐渐向小批量、多品种的方向发展。因此，这就要求企业在产品开发设计时，要尽最大可能降低 产品开发成本、缩短上市时间，然而复杂产品设计更需如此。基于知识工程的设计技术(KBE)作为CAD发展新的
10、趋势，它是CAD技术与人工智能技术(AI)的 结合和提升。KBE技术对产品设计(特别是复杂产品设计)是一种革命性的变革。本文主要研究了KBE技术在复杂产品设计中应用，并提出了一些重要关键 技术的实现方法，从而提升了企业核心竞争能力。论文首先对复杂产品设计面临的技术需求进行了分析，在此基础上，研究了KBE技术产生的背景、定义等，并分析了国内外KBE技术研究的现状和存 在的不足。对复杂产品设计的内涵分析的基础上，结合复杂产品设计的方法，提出了面向复杂产品设计KBE构架，并对其关键技术作了详细的研究。在研 究STEP标准及EXPRESS语言的基础上，提出了产品模型数据交换标准与数据库的转换技术，并结
11、合KBE系统运行的特点，提出了利用STEP标准的EXPRESS语 言实现了面向复杂产品设计KBE系统的实例库的建立、知识库的建立和知识推理等关键技术，从而使得知识系统与CAD系统的无缝集成。最后以本文提出的思想和方法为指导，以客车车身总布置为应用对象，开发了“DST客车车身总布置KBE系统”，并以客车乘客区布置为例进行了系 统应用实例分析。目前，该系统以顺利通过重庆市科委验收。9.会议论文 李亚军.姜斌 产品设计中的CAID技术分析与应用 2002随着计算机应用技术的发展与完善,产品设计中的CAID技术越来越受到设计师的青睐,CAID技术为现代设计师开辟了一个崭新的设计空间,本文结合近 几年来
12、应用CAID技术进行产品设计的实践经验,设计体会,介绍计算机辅助设计的程序,方法,设计手段,数据交换格式,综合应用技巧,以及参数化设计的特 殊的技术分析,重点介绍曲面造型的设计方法,技术和相关的使用环境,和相关的工程软件,以及数据的交换,结构设计的技术分析等.本文还介绍了现在及 未来的CAID技术的概况及发展.10.学位论文 朱春燕 基于质量功能展开与公理化设计集成的产品设计方法研究 2009当前国际经济竞争日趋激烈，其主要体现在产品的竞争，竞争的焦点演变以最短的时间、最高的质量、最低的成本将产品投入市场。产品设计是产 品是否具有竞争力的关键，而设计理论为设计活动提供理论依据，指导设计者进行设
13、计，在产品开发中起着重要的作用。本论文的主要目的是利用质量 功能展开与公理化设计的互补性将二者有机的结合起来，以探求产品设计的理论基础。 本文对质量功能展开和公理化设计理论进行了深入的分析和探讨，建立了基于二者的设计模型；对于较复杂的产品设计，本文提出了基于二者的模块化 分方法；在理论研究的基础上，开展了对软件系统的开发的研究，为计算机辅助产品设计做了有益的探索。全文主要研究内容及成果如下： 首先，建立了基于质量功能展开与公理化设计的集成模型。该模型通过公理化设计理论的独立性公理保证功能需求的相对独立，这样使质量屋中的相关 矩阵各元素为零，简化了质量屋的结构，使设计达到最佳并减少设计过程中的返
14、工次数；同时它又将质量观念贯穿于产品设计过程的始终，将QFD作为顾 客需求的转化工具和功能设计过程中的质量控制工具，指导整个设计过程，从而获得产品设计中质量控制的最优化和顾客最大满意度。 其次，在上述理论模型的基础上提出了基于的模块划分方法，此方法解决了模块之间功能独立性的问题，将模块划分与顾客需求紧密地联系在一起，考 虑了时间因素对模块划分的影响，为工程设计人员进行工作安排、资源调度提供依据。 最后，在上述理论的基础上，运用公理化设计思想设计并开发了面向对象的软件系统。该系统便于设计者设计决策、和信息的查询与修改。引证文献(6条)引证文献(6条)1.刘光帅 多模式CAPP系统的过程数据协同管
15、理模型研究期刊论文-机械工程师 2007(4)2.胡伟 基于XML的产品设计数据模型的研究期刊论文-机械工程师 2006(3)3.占向辉 面向创新设计的科学效应库研究学位论文硕士 20054.胡伟.李彦.赵武.晏强 基于过程的分布式协同设计系统研究期刊论文-组合机床与自动化加工技术 2004(2)5.晏强.李彦.赵武.胡伟 基于设计过程的数据模型研究期刊论文-计算机集成制造系统 2003(12)6.胡伟.李彦.赵武 支持概念设计的电子白板系统研究期刊论文-成组技术与生产现代化 2003(4)本文链接：http:/ 授权使用：中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司(zgsytrqjzsh)，授权号：8c34c6c2-5b8e-44b0-9529- 9e8e016c0063 下载时间：2011年2月18日
