基于信息重用技术的机床产品快速设计方法

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Research into Rapid Design M ethod of M achine Tool Based onInformation Reuse TechnologyLIAN Guo-fu ，JIANG Ji-bin ，WANG Jing-shu ，WEI Shen(1.Fujian University of Technology，Fuzhou 350108，China；2.University of Scienceand Technology of China，Hefei 230027，China)Abstract：This research aims to improve the ability of machine tool enterprises to respond quickly tomarket requirements.It takes the reusability of enterprise and produces resources as the premise andputs forward the rapid design method of machine tools based on information reuse technology .Takingthe metal forming machine as an example，it studies the construction method of rapid-design-orienteddesign template，thereby enhancing information reusability；it proposes a model to specify and convecustomer requirements，SO as to obtain the design and characteristic parameters for the rapid designsystem，and the form er parameters can be used to extract the design template，while the matching ofthe latter parametersquantitative properties will be used to drive the design template to accomplishthe design of the new productsmainframe，thus quickening the development of new products and im-proving the design quality and eficiency。

Key words：metalrming machine；rapid design；reuse of design information翟： 究发展计划(863计划)资助项目( )；辅省产学研重大专项(2012H60207AO4Z1A 3)；福 基金项目国家高技术研 坝 干吕作 者 誓 1 980- 呈 肭陕擞 陕勰价舭设计等方面 简介：练国富( )，男，博士，讲师，主要从事机械产品的快速设计、快速报、优化议寺力回饼艽。

练国富，等：基于信息重用技术的机床产品快速设计方法 31随着市澈争的加剧，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、快速交货成为企业赢得客户的关键所在。

目前国内外关于快速响应的设计方法有很多，特别是针对大批量定制的快速设计方法 。

文献[1]在大规模定制思想指导下，研究了广义模块化设计和参数化设计方法。文献[2]在分析客户需求的基础上构建了具有固定接口的产品族体系，实现了拈互换和技术重用。但是大批量定制的快速设计模式不适合机床产品多品种、小批量的生产模式。针对机床产品的快速设计也有不少研究 j，主要是采用拈化的设计方法来实现快速设计。但是对于整个机床产品族来说，零件之间、各拈之间存在着复杂的关联关系，局部零件的变型会影响到产品的装配、制造和整体性能，通过自底向上的变型设计会导致设计的复杂化。针对以上问题，本文提出了基于信息重用技术的快速设计方法，重用原有产品的信息资源进行变形设计，以最小的变异”满足客户不断变化的个性化需求，提高企业快速响应市场的能力。

1 面向快速响应工程的信息重用技术机床产品大多是以多品种、小批量的生产模式生产。为了能够快速响应市场需求，越来越多的企业希望通过整合来实现企业资源的有效配置和信息资源的高效利用，将其转化为生产力，提高企业的决策能力和竞争力。

信息重用的含义包括 2个方面：-是企业现有产品资源的重用；二是产品信息在产品全生命周期的重用。企业资源的重用体现在企业如何有效地配置现有资源快速地完成交货。产品信息的重用也体现在2个方面：-是产品本身信息在产品全生命周期的重用，即基于产品特征的信息重用技术，通过对产品模型信息的共享，实现产品全生命周期的信息重用，如图1所示；二是现有产品的设计、制造、装配、报价的信息在后续产品定制时的重用。

信息继承结构模型 信 息继承信 息继承 继承服务模 型图1 基于数据共享的产品全生命周期信息重用模型基于信息重用技术的快速响应设计指通过应用企业资源及产品模型信息的提娶重组等处理方式，使得信息能在产品模型的各个阶段实现重用或共享，从而使产品快速响应市场需求。产品的变形设计是信息重用技术的-种体现。这种设计策略以关系型产品模型和与之相适应的产品信息管理系统，以及基于实例推理的智能技术为基础，特别强调对企业产品信息的标准化、规范化重组。通过对企业现有成熟产品的变型再设计，使企业的宝贵信息资源得到旧能多的重用 ，从而使产品具有低成本、高质量和环保的特点，进而赢得市澈争。J。

2 机床产品快速响应设计流程研究机床产品的快速设计应在企业资源及产品资源可重用的基础上，将所有产品模型的相关信息管理起来，运用先进的设计方法实现产品的快速设计。图2为基于信息重用技术的机床产品快速响应设计流程。产品设计是根据客户需求，运用各种相关的设计规则，充分利用企业的产品信息资源，使产品模型不断具体化的过程。

首先分析用户需求。通过需求转换拈将用户需求转化为产品的概念模型，包括功能信息、结构信息、工作原理信息以及主要部件信息等。通过用户需求模型的规范与转换提出模板检索需要的设计参数供设计系统检索。实例检索是利用需求转换拈得到的设计参数进行检索。如果检索成功，则从产品资源库提取设计模板；如果没有检索到匹配的模板，则提取最相似的产品族的骨架模型，修改模板，并将典型模板入库。

32 重 庆 理 工 大 学 学 报l需求转换拈F- I客户需求模型l查询拈 实例检索支≤ 三 提娶最相似的 骨架模型r 产品资源库 提取模板 修 改模板输入拈 输入特征参数 r 新模板入库。 ， I I .1 l自F l 设 计 计 算模 块 。

f 1 、。r、 口，占 撕 l 荷葫H 结果评价追性评价 l 适 当修 改结果处理拈t-" I设计结果处理工程图图2 基于信息重用技术的机床产品快速响应设计流程通过检索或者部分修改得到设计模板后，可通过输入拈输入驱动模板所需的特征参数。特征参数要通过-定的规则进行规范，包括产品及各个拈的具体参数，以及使产品模板具体化为- 个三维模型所需的所有参数。部份特征参数能从检索模型继承，或者通过-定的设计知识计算得到。之后通过分析计算驱动模板快速生成三维模型§速设计得到的三维模型需要经过-定的评审，包括客户对结构的审核、产品报价、可制造性评价等。

3 客户需求模型的构建方法客户需求是客户从产品的功能、性能、结构、使用环境等方面对所需产品的描述〃立客户需求与产品设计参数之间的映射关系是实施以产品族为基础的设计的有效途径。

3.1 客户需求规范与转换客户需求规范和转换的主要目的是从客户需求中提炼出产品的主要设计参数，以及能反映产品主要性能和表征客户个性化需求特征的参数，这些参数是在产品族平台上派生产品的主要依据。通过对客户需求进行分析和规范化表述，将其转换成与产品模型对应的参数集，使其成为产品配置的入口参数和约束条件，以及主要针对快速设计系统进行实例检索的设计参数。

客户需求的转换流程如图3所示。首先将客户需求采用行业标准进行规范化描述，并且在单位上统-表示。本文采用客户需求类 对设计参数进行归类 ，提取模板检索所需要的设计参数。

设计参数通过分析和系统计算，得到驱动模板所需的特征参数文件。

客户需求类R 转化知识库图3 客户需求的转换流程客户需求规范与转换建立为类R ，描述为RRid，R(Vi，P，，P ，P )其中：R 为需求标识；R( ， ，P P )为 -组需求参数变量； 为需求特征变量标识，取值由产品实例和拈实例确定； 为标识产品族参数；P为标识产品配置参数；P 为标识拈配置参数。

产品族参数确定产品所属的产品系列，主要是产品性能、结构的主要参数，是产品检索的主要技术参数。产品配置参数是从用户需求中提炼出来的，是反映产品实例的主要性能水平的参数 。

产品配置参数是客户根据自身个性化需要选择的参数，而拈配置参数是在产品族的基础上确定68 重 庆 理 工 大 学 学 报(上接第35页)[2] 杜纲，张雪峰.面向大批量定制的产品族技术设计研究[J].工具技术，2007，41(4)：43-44。

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