支持产品设计过程的制造知识IDEFO模型.pdfVIP

18 2011年1月中国制造业信息化第40卷第1期 支持产品设计过程的制造知识IDEF0模型 孙怡晓，付雷进，李祉皴 (西北工业大学机电学院，陕西西安710072) 摘要：为了减少在产品设计过程中因缺少时制造知识的关注而导致的设计失误，研究了制造知识 对产品设计过程的支持。首先分析了产品的设计过程及制造知识的内容。根据产品设计各个阶 段的任务，分析了支持设计决策的制造知识需求。最后基于IDEF0的图形化过程建模方法，对产 品设计过程及制造知识的支持机制建立模型，为支持设计决策提供了途径和方法。 关键词：产品设计过程；制造知识：IT)EFo 中图分类号：F407．4 文献标识码：A 文章编号：1672—1616(2011}01一∞18一甜 在市场环境El新月异的变化下，产品设计在企 动、数据和所涉及的资源的总和。它由一系列子过 业竞争中作用日益凸显。现代并行设计强调产品 程及其设计活动构成。通常产品设计过程可分为 设计不仅要考虑用户需求，更要考虑设计的可制造 3个阶段，分别是概念设计阶段、初步设计阶段和 性、可装配性、可维护性等生产下游与制造棚关的 详细设计阶段。各设计阶段又包含若干项设计活 各种因素…，避免在设计早期追求过高的技术要 动，各个设计活动可以看作设计决策。 求而与实际制造能力相脱节．导致设计返工，延长 概念设计阶段是从既定的设计需求开始。到设 设计周期，造成损失和浪费。 计者提出解决用户需求功能的产品原理和结构模 近年来，国内外学者在此领域开展了卓有成效 型为止【7j。主要的设计决策包括确定产品主要功 能、确定主要结构形式、选择合适的结构方案、确定 的研究。美国商业部门NIST提出了SIMA参考 所需关键技术和原理等；初步设计阶段是根据概念 框架中的活动模型【21；Regli等研究了知识在下一 代产品开发系统中的作用”1；Giaehetti等提出了支设计阶段提出的产品原理和模型进行结构分析、选 持PCB可制造性分析的面向对象产品信息模 材和经济技术评估等，具体设计决策包括确定结构 型【41；四川大学殷国富教授就工艺知识库的组成、 布局、进行结构优化、选择主要材料、选择主要加工 工艺知识的获取、工艺信息系统中知识发现技术进 形式和时间成本估算；详细设计阶段是所有设计定 行了研究【51；浙江大学高鹏博士研究了网络化制 型的过程，确定所有零部件的尺寸、公差、材料等参 造环境下基于语义的制造知识管理技术№J。上述 数。主要设计决策有：结构协调性检查、可制造性 研究多侧重于为工艺设计提供支持，较少强调制造 检查、确定各种参数、选择零件材料、完成所有图纸 知识向设计上游的反馈。同时，在结合设计者的实 等。 际需求对各个设计阶段提供有效的制造支持方面 1．2制造知识 的研究还不够深入。本文从产品设计过程和制造 在将设计转化成产品的过程中产生了大量的 过程人手，研究了产品各个设计阶段的需求和制造 制造信息。在制造过程中产生的，或与制造相关的 知识的内容，并面向设计阶段需求建立了制造知识 有用信息的集合，这里统称为制造知识。它包括制 支持模型，为支持整个产品设计过程提供了途径和 造过程相关知识，例如工艺参数、检验数据、加工方 。 方法。 法等，也包括设备、人员、材料等制造资源知识，还 有与制造环境相关的温度、湿度、噪声、振动等知 l产品设计过程及制造知识 识。这些制造知识有的来源于制造现场，可以实时 1．1