市場競爭的日趨激烈化，使得傳統(tǒng)的設計生產(chǎn)方式已經(jīng)不能適應市場需求的快速變化，增加產(chǎn)品多樣性及其個性化成為占領市場滿足客戶需求的重要手段。產(chǎn)品個性化的增加使得機械產(chǎn)品中出現(xiàn)大量非標設備，傳統(tǒng)設計方法在非標設備的設計方面顯得力不從心。產(chǎn)品需求的變化也促進了生產(chǎn)方式的轉變，在這種趨勢下，傳統(tǒng)的規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)不能適應市場需求的變化，個性化的產(chǎn)品需要進行小批量甚至單件定制生產(chǎn)，生產(chǎn)批量的減少在一定程度上意味著生產(chǎn)成本的增加。因此，如何快速進行新產(chǎn)品的創(chuàng)新設計以滿足市場并在最短的時間內(nèi)以低成本將新產(chǎn)品投放市場是亟需解決的問題。

    在產(chǎn)品市場需求分析的基礎上，根據(jù)相關標準在已有的成熟產(chǎn)品基礎上進行系列劃分，并在功能分析的基礎上對全產(chǎn)品族進行模塊劃分，從而一步步建立產(chǎn)品的可適應設計平臺，以期在該平臺上能通過模塊的選擇、組合、升級、變型構成滿足不同顧客定制需求的產(chǎn)品，從而大大縮短設計周期，提高設計效率。在產(chǎn)品設計過程中即可在平臺上對產(chǎn)品進行靜、動態(tài)分析，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結構，提高各項性能指標，實現(xiàn)在可適應設計平臺上的動態(tài)優(yōu)化設計。

1 測漏設備的模塊化技術研究

    近年來，我國車輛、內(nèi)燃機等行業(yè)得到快速發(fā)展，其相關產(chǎn)品質(zhì)量與安全性能檢測也變得日益重要，其中氣密性檢測是保證其質(zhì)量與安全的一項重要手段。在汽車行業(yè)，汽缸體、各種閥門、變速箱體等在出廠前，每一種零部件都需進行嚴格的氣密性檢驗。這就對測漏設備的設計與生產(chǎn)提出了更多的要求。近年逐漸興起的模塊化設計方法成為測漏設備生產(chǎn)企業(yè)快速響應市場的重要手段。針對測漏設備，其模塊化技術的研究主要在以下幾個方面：

    (1)基于廣義模塊化設計方法規(guī)劃測漏產(chǎn)品型譜系列

    以功能、結構和尺寸等較典型的產(chǎn)品為基礎，采用結構典型化、零部件模塊化、標準化的原則，設計出其他各種尺寸參數(shù)的產(chǎn)品，使其能覆蓋整個產(chǎn)品族。由于測漏產(chǎn)品選型的影響因素較多，故在研究測試型式（干式、干濕式、濕式）、所用介質(zhì)（空氣、氦氣、水、油）、測試方法（壓差、流量）、總體結構（固定式，回轉式，移動式）等參數(shù)和規(guī)范基型尺寸基礎上，建立產(chǎn)品型譜系列。

    (2)進行測漏產(chǎn)品族功能分解和模塊劃分

    以被測工件為核心，將測漏產(chǎn)品劃分為通用模塊和專用模塊，并建立相應的模塊庫，建立起科學合理的模塊系統(tǒng)。模塊化產(chǎn)品族的開發(fā)模式可分為兩種，一是以固定尺寸標準形成產(chǎn)品結構尺寸系列，這樣的一組產(chǎn)品其內(nèi)部接口完全相同，且在功能域、技術域、物理域等設計域內(nèi)具有標準接口，適合以構建產(chǎn)品不同配置系列的方法構造產(chǎn)品族；二是當上述方法不能滿足設計要求時，則以參數(shù)化方法進行產(chǎn)品族設計，即以一個參數(shù)化數(shù)據(jù)結構表達一組產(chǎn)品，當所有參數(shù)被賦予一確定值時，可以唯一確定一個產(chǎn)品。在產(chǎn)品族模塊劃分完成后，需要對其進行編碼，完成唯一性確認，以企業(yè)自身特點為準則建立符合企業(yè)自身需求的編碼系統(tǒng)，并以其對模塊進行編碼。

    (3)建立模塊的全參數(shù)三維模型

    如選擇以參數(shù)化方法進行產(chǎn)品族設計，則提煉各模塊的主要參數(shù)，建立主要參數(shù)和其他參數(shù)的約束關系，通過參數(shù)驅(qū)動實現(xiàn)通用模塊變異，從而在市場需求變化時，通過模塊升級和變型實現(xiàn)相應模塊的更換，進而實現(xiàn)產(chǎn)品的快速可適應設計，以響應市場需求變化。

2 PDM技術平臺創(chuàng)建

    產(chǎn)品的三維模塊庫創(chuàng)建完成后需將其入庫，即錄入到PDM（Product Data Management：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）庫當中。PDM能實現(xiàn)對產(chǎn)品全生命周期中相關的數(shù)據(jù)、文檔、流程等的統(tǒng)一集中管理，使企業(yè)各部門和人員在統(tǒng)一平臺上進行產(chǎn)品設計、仿真、分析、工藝、制造等活動，能充分整合企業(yè)資源、打通數(shù)據(jù)壁壘，提升產(chǎn)品開發(fā)和管理效率，并提供供應商、服務商和客戶參與產(chǎn)品開發(fā)過程的渠道。

    傳統(tǒng)設計方法和平臺中影響企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的瓶頸問題有信息孤島問題、數(shù)據(jù)安全問題、數(shù)據(jù)一致性問題和知識管理問題。通過PDM系統(tǒng)，將現(xiàn)有的流程固化，包括簽審流程、變更流程等，實現(xiàn)在正確的時間將正確的數(shù)據(jù)傳遞給正確的工作人員，保證最終數(shù)據(jù)的準確有效；通過PDM與外圍其他信息系統(tǒng)的整合，消除原來科研生產(chǎn)過程中各個信息系統(tǒng)的孤島，使得信息流更為順暢。可以為工藝、試驗、生產(chǎn)、服務提供準確的BOM數(shù)據(jù)源。增強產(chǎn)品設計過程中項目管理的閉環(huán)可控性，有效地降低設計風險，保證設計工作順利完成。

    在PDM平臺上進行產(chǎn)品設計，可以實現(xiàn)設計過程的異地協(xié)同，不同設計場所的設計人員在設計過程中可實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的實時傳遞，突破傳統(tǒng)設計手段的空間壁壘，保持設計數(shù)據(jù)的一致性，從而縮短設計所需時間，提高設計效率。非標設備零部件設計與生產(chǎn)效率的提高關鍵在于提高原有設計圖紙的使用率，并提高非標件生產(chǎn)批量，因此需要實現(xiàn)零部件的標準化、信息化，這些功能甚至企業(yè)資源管理和計算機輔助設計(CAX)應用集成等功能都可以在PDM系統(tǒng)中實現(xiàn)。

3 可適應設計平臺的構建

    在PDM平臺的基礎上，構建基于CAD/CAE/CAM/PDM與廣義模塊化設計思想的可適應設計平臺，市場需求的新變化將轉化為規(guī)范的用戶需求信息和設計過程中所需的各種技術參數(shù)，通過可適應設計平臺，基于用戶功能需求對用戶群進行分類，并根據(jù)用戶需求信息和產(chǎn)品結構設計特點確定合理的產(chǎn)品參數(shù)規(guī)格范圍。利用平臺的檢索功能，從已有的設計中找到與新需求最接近的已有設計樣本，根據(jù)新的功能或特性要求，對原有的設計進行模塊的升級或變型，從而獲得所需的性能；將原有功能特性進行調(diào)整，得到新的設計，對新設計進行靜、動態(tài)分析，以使結果得到最優(yōu)化，最終獲得滿足新要求的最佳設計方案。

    可適應產(chǎn)品設計平臺是參數(shù)化平臺與模塊化平臺相結合的產(chǎn)物，是一種滿足柔性設計的平臺。可適應設計平臺能夠適應未來的需求變化，當面對新的需求而要設計新的產(chǎn)品時，通過查找與之最接近的設計，并在已有設計上作出局部的調(diào)整與修改，得到所需設計方案，將可以大大減少設計時間和重復勞動，提高設計效率，從而保證新設計所消耗的成本最低。圖1顯示了基于可適應產(chǎn)品平臺的升級和變型過程。

    圖1 基于可適應產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品升級和變型過程

    在傳統(tǒng)設計生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的生產(chǎn)目標是低成本、高質(zhì)量、標準化，尤其在賣方主導的市場環(huán)境下，客戶難以參與到產(chǎn)品的設計過程中。而在可適應設計平臺中，客戶可以通過開放給他們的客戶端，在設計初期就可以調(diào)用已有設計對其新設計要求有形象的了解，并在設計全程參與其中，及時對設計方案作出修正。同時，產(chǎn)品的可適應設計平臺集設計、優(yōu)化、仿真、管理等功能于一體。

4 基于可適應設計平臺的封堵缸計算過程

    封堵缸是氣密檢測設備中在指定位置進行封堵的裝置。封堵缸缸徑有其特定的系列值，可以從所規(guī)定的系列值中選擇合適的缸徑。由于缸徑的選擇受多項參數(shù)的影響，所以在封堵缸的設計計算中比較繁瑣，工作量很大。在可適應設計平臺上，基于該平臺的PDM系統(tǒng)，將全部參數(shù)轉化為數(shù)據(jù)庫中的值，在程序運行時調(diào)用所需參數(shù)，從而將封堵缸缸徑計算規(guī)范化和快速化。圖2為封堵缸計算流程圖。

    圖2 封堵缸計算流程圖

5 結語

    本文論述了一種基于CAD/CAE/CAM/PDM與模塊化設計思想相結合的可適應設計平臺。旨在最大限度的利用原有設計資源，從而實現(xiàn)新產(chǎn)品的快速設計與投產(chǎn)，增強企業(yè)對市場需求變化的適應能力，增強企業(yè)競爭力。

    傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在遇到了諸多的瓶頸，提高企業(yè)創(chuàng)新設計水平，以信息化帶動制造業(yè)的新發(fā)展，不失為現(xiàn)代制造企業(yè)脫胎換骨實現(xiàn)企業(yè)升級的一種重要手段。沒有落后的產(chǎn)業(yè)，只有落后的技術，以信息化技術改造傳統(tǒng)制造企業(yè)，必將使我國制造業(yè)水平得到更大的提高與發(fā)展。

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本文標題：非標設備的可適應設計平臺研究

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