产品概念设计体系框架的建立及系统开发

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1、产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发产品概念设计体系框架的建立及系统开发第3O卷第5期2007年10月VO1.30.NO.5()ct.2O07产品概念设计体系框架的建立及系统开发邹光明,李虹,汤勃,孔建益(1.武汉科技大学机械自动化学院.湖北武汉.l30081;2.通信指挥

2、学院军队信息化建设教研室,湖北武汉.130010)摘要:研究了考虑定性构型设计在内的机械系统概念设计的体系框架的构成.给出了机械系统概念设计原型系统(MsconDesigner)结构;对计算机辅助概念设计中的关键技术进行了阐述.在该系统的帮助下?实现机械系统概念设计的自动化.关键词:概念设计;原型系统;体系结构中图分类号:TH122文献标志码:A文章编号:1672—3090(2007)05—0529—04在产品概念设计阶段,由于对设计人员的约束相对较少,具有较大的创新空问,这一阶段所做的决策对产品的价格,性能,可靠性及对环境的影响等方面有重要的影响.尽管它是设计过程中关键的一步,但迄今为止概

3、念设计仍然是一个缺乏有效理论,模型及系统支持的领域.当前大部分商业CAD系统所处理的只是产品几何方面的信息,而对设计过程的早期阶段如功能分析,概念产生,定性构型方案及开发等方面的研究工作关心甚少.本研究从概念设计过程模型,概念设计品描述模型以及支持知识库等方面建立了考虑定性构型设计在内的产品概念设计体系框架,并开发了一个机械系统概念设计的原型系统MS(onDesner,完成产品从功能空问向属性空问的映射,缩短了产品开发周期,提高了产品竞争力.1产品概念设计体系框架本研究建立了概念设计体系框架,包括有概念设计过程模型,概念设’产品描述模型,支持技术以及支持知识库等.其中概念设计过程模型包括概念

4、设计说明映射模型,概念设计方案产生模型,概念设计方案评价模型和定性空间构型生成模型;概念设计产品描述模型由产品需求模型,功能结构模,行为结构模,结构方案模型以及构方案模型构成.1.1概念设计过程模型概念设计过程模型包括概念设计说明映射模型,概念设计方案产生模型,概念设计方案评价模型和定性空问构型生成模型.其中概念设计说明映射模型是指从用户需求到明确的设计需求的规范过程.设计说明包括用户在产品结构和产品性能等方面的需求,该过程可以采用质量功能配置(QFD)等方法.概念设计方案产生模型是以产品概念设计说明为起点,以概念设计方案为终点的产品设计信息的多层次演化过程,其主要功能是在各种求解策略的支持

5、下.建立起功能与实现该功能的结构之间的映射关系.概念设计方案评价也是产品概念设计过程中的重要步骤.它是在得到产品结构方案之后,通过综合分析和评价来选定设计方案.定性空问构型生成模型是将定性的构型设计纳入到概念设计的范畴.在产品结构方案确定后.对每一种结构方案的空间构型进行定性设计.1.2概念设计产品描述模型概念设计产品描述模型是采用一定的抽象形式对结构方案及构型方案的数据以及数据之问关系加以定义和表达.使之便于人的理解和计算机操作.在结构方案求解过程中.通过各种映射策略和求解手段,得到满足产品设说明的不同层次上的抽象数据表达,因此.求解结果的基本组成单元是结构,行为及其相关功能等的信息集合体

6、.概念设计产品描述模型不仅是对概念设计方案关于需求,功能,行为,结构的描述.也需要对方案中所蕴含的设计知识,关系等进行表达.概念设计收稿日期:20070307基金项目:围家[{然科学基金资助项L=I(5Ol75142).作者简介:邹光明(1970),男,武汉科技大学讲师.博Email:zougm2000@sohu.COFI~O刚板学科_蚕然自(报学1学大技.1汉武ⅢW53O武汉科技大学(自然科学版)2007年第5期产品描述模型表现了概念设计产品形态的属性框架,是对产品形态的结构性,概念化的描述,从定性的角度出发,概念设计阶段产品模型包括五个方面:需求模型,功能结构模型,行为结构模型,结构方案

7、模型和定性构型模型.1.3概念设计知识库本文所建立的计算机辅助概念设计系统包括有大量的知识.其方案求解是一个基于知识的设计推理过程,在此过程中的知识包括有产品的功能知识,功能分解知识,行为知识,构型知识以及评价知识等.计算机辅助概念设计是在各种技术的支持下,通过一定的综合机制和映射策略,利用各种知识库在需求空间,功能空间,行为空间,结构空间内从不同的侧面对产品进行逐步细化并统一协调它们之间的关系,得到最终的产