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个性化产品快速响应设计方法研究

作　者: 钟小强
导　师: 竺长安
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 精密仪器与机械
关键词: 锻压机床 快速响应设计 虚拟样机 多学科设计优化 产品信息模型 可制造性评估
分类号: TB472
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
下　载: 451次
引　用: 9次
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内容摘要


随着市场需求的分化和买方市场的形成,市场竞争中消费者需求呈现多样化、差异化和个性化。部分领域的客户已经开始要求能够完全定制产品。企业制造模式已经逐步从大规模定制演化成个性化定制。然而个性化定制在成本和速度上给企业带来了极大的挑战。如何利用快速响应设计来解决个性化产品定制问题,降低产品成本,提高企业响应速度成为众多学者关注的问题。论文首先通过分析制造模式的演化过程,指出个性化定制是社会发展的必然趋势,并分析比较了个性化定制的特征。通过对快速响应设计技术的分析和总结的基础上,指出了个性化定制的有效策略在于提高设计阶段的速度和质量,并认为快速响应设计技术是解决个性化定制问题的有效方法。随后,论文在总结产品设计流程和设计对象特点的基础上提出了以客户需求为中心的设计流程和参数化的模块设计方法。以此为基础,文中提出了个性化产品快速响应设计的系统框架、研究内容和实施策略,并介绍了相关的关键技术和软件平台。文中还进一步提出了快速响应设计的敏捷性评价体系,为快速响应设计技术的性能评价提供依据。论文在总结分析了产品信息模型的发展和不足的基础上,提出了能适应性表达产品不同阶段信息的产品动态信息模型。结合快速响应设计的特点,文中提出了面向快速响应设计的个性化产品动态信息模型,利用XML Schema语言建立了模型,并应用于机械压力机。接着,论文在总结多种产品设计方法的基础上,提出了通过功能——行为的转换、行为——结构的映射来实现市场需求到产品方案的配置,结合自顶向下和自底向上两种设计方法来实现双向的参数传递,混合CBR、RBR等几种知识推理方法来综合利用已有设计知识经验的基于双向混合驱动的个性化产品快速响应设计方法,分析介绍了其实施的策略,并以机械压力机的设计说明产品的设计过程。然后,论文结合个性化产品的设计流程,提出了一种个性化产品多学科设计优化的平台结构,通过建立各学科子模型和系统模型,对设计方案进行分学科的优化和系统优化。该平台结构应用于机械压力机的优化过程。最后,论文提出一种面向快速响应设计的产品可制造性评估体系,以设计数据库为信息中心,对产品的可制造性进行分析评估并改进设计,并应用于机械压力机底座的评估过程。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 引言  14
  1.2 研究背景  14-17
    1.2.1 制造模式的演变  14-16
    1.2.2 锻压机床的制造现状  16-17
  1.3 个性化产品定制研究综述  17-18
    1.3.1 产品定制的分类  17-18
    1.3.2 产品定制的策略  18
  1.4 快速响应设计技术研究综述  18-23
    1.4.1 快速响应设计的概念  18-19
    1.4.2 国内外相关研究的现状  19-20
    1.4.3 快速响应设计的关键技术  20-22
    1.4.4 快速响应设计的研究评述  22-23
  1.5 个性化产品的快速响应设计  23-25
    1.5.1 个性化定制的策略  23-24
    1.5.2 个性化产品的快速响应设计  24-25
  1.6 论文选题及主要研究内容  25-28
    1.6.1 论文的选题  25
    1.6.2 论文拟解决的关键问题  25
    1.6.3 论文的研究意义  25-27
    1.6.4 论文的组织与结构  27-28
第二章 个性化产品快速响应设计原理和系统框架研究  28-44
  2.1 引言  28
  2.2 机械产品快速响应设计技术原理研究  28-32
    2.2.1 快速响应设计流程模型研究  28-30
    2.2.2 快速响应设计开发对象的研究  30-32
  2.3 个性化产品快速响应设计的开发模式  32-36
    2.3.1 个性化产品快速响应设计系统框架  32-34
    2.3.2 个性化产品快速响应设计的内容  34-35
    2.3.3 个性化产品快速响应设计的实施策略  35-36
  2.4 个性化产品快速响应设计的关键技术及软件平台  36-38
    2.4.1 关键技术  36-37
    2.4.2 软件平台  37-38
  2.5 个性化产品快速响应设计的评价体系  38-43
    2.5.1 敏捷性评价的研究进展  39-40
    2.5.2 快速响应设计的评价指标体系  40-42
    2.5.3 快速响应设计的评价原则  42-43
  2.6 本章小节  43-44
第三章 个性化产品的信息模型及建模研究  44-60
  3.1 引言  44
  3.2 产品信息模型的发展现状  44-47
    3.2.1 产品模型的定义与发展阶段  44-45
    3.2.2 产品信息模型的研究现状  45-46
    3.2.3 产品信息模型研究的评述  46-47
  3.3 面向快速响应设计的个性化产品动态模型  47-52
    3.3.1 产品动态模型  47-48
    3.3.2 面向快速响应设计的个性化产品模型特征  48-49
    3.3.3 面向快速响应设计的个性化产品动态模型  49-51
    3.3.4 面向快速响应设计的个性化产品动态模型信息构成  51-52
  3.4 基于 XML的产品动态模型建模  52-55
    3.4.1 动态对象模型  52
    3.4.2 可扩展标记语言XML  52-53
    3.4.3 基于XML的产品动态模型建模  53-55
  3.5 建模实例  55-59
  3.6 本章小节  59-60
第四章 基于双向混合驱动的个性化产品快速响应设计技术  60-78
  4.1 引言  60
  4.2 基于框架结构的产品设计方法  60-66
    4.2.1 产品设计的框架结构  60-61
    4.2.2 产品设计的类型  61-62
    4.2.3 自顶向下和自底向上的设计方法  62-64
    4.2.4 基于产品框架模型的双向驱动的产品设计方法  64-66
  4.3 基于知识的产品设计方法  66-69
    4.3.1 基于知识的工程  67
    4.3.2 基于混合推理模型的产品设计方法  67-69
  4.4 基于双向混合驱动的个性化产品快速响应设计过程研究  69-74
    4.4.1 基于双向混合驱动的个性化产品快速响应设计方法  70-71
    4.4.2 基于双向混合驱动的个性化产品快速响应设计策略  71-72
    4.4.3 基于双向混合驱动的个性化产品快速响应设计过程  72-74
  4.5 应用实例  74-76
    4.5.1 产品定制阶段  74
    4.5.2 结构配置阶段  74-76
    4.5.3 产品定义阶段  76
  4.6 本章小节  76-78
第五章 个性化产品的多学科设计优化  78-98
  5.1 引言  78
  5.2 虚拟样机的多学科设计优化  78-82
    5.2.1 多学科设计优化的内涵  78-79
    5.2.2 多学科设计优化  79-81
    5.2.3 个性化产品多学科设计优化  81-82
    5.2.4 机械压力机的多学科设计优化  82
  5.3 运动学仿真及优化设计  82-85
    5.3.1 运动学数学模型  82-84
    5.3.2 连杆结构的优化分析  84-85
  5.4 传动系统的优化设计  85-94
    5.4.1 齿轮传动的力学模型  85-87
    5.4.2 渐开线齿轮啮合力仿真刚度系数  87
    5.4.3 基于ADAMS的啮合力分析模型  87-88
    5.4.4 变速传动下齿轮啮合力仿真分析  88-89
    5.4.5 冲击载荷下的齿轮啮合力仿真分析  89-94
  5.5 结构优化设计分析  94-95
    5.5.1 底座结构分析  94-95
    5.5.2 底座结构优化  95
  5.6 机械压力机的多学科设计优化  95-97
  5.7 本章小节  97-98
第六章 个性化产品的可制造性快速分析  98-107
  6.1 引言  98
  6.2 产品可制造性的评价  98-99
  6.3 快速响应设计下的产品可制造性评价  99-100
    6.3.1 快速响应设计下的产品可制造性评价  99
    6.3.2 快速响应设计下产品可制造性评价的特点  99-100
  6.4 快速响应设计下的产品可制造性评价体系  100-104
    6.4.1 产品可制造性评价流程  100-101
    6.4.2 产品可制造性快速评价的层次模型  101
    6.4.3 基于AHP/DEA的评价计算模型  101-104
  6.5 案例分析  104-106
  6.6 本章小节  106-107
第七章 总结与展望  107-111
  7.1 主要研究工作  107-109
  7.2 论文的主要创新点  109
  7.3 展望  109-111
参考文献  111-123
在读期间发表的学术论文  123-125
在读期间参与的主要科研项目  125-126
致谢  126

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 工业设计 > 产品设计
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