（机械设计及理论专业论文）基于plm手表行业数字化设计平台的研究与应用.pdf

f i i i l l l f l i i i f l i i r l l l ll r l l l l l i j i i l l l lf l j l l l 舢 ! y 1 7 4 1 1 1 1 5 1 iiiii 1 7 i i i i161111 1 4 i i 1 1 | 1 at h e s i ss u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fs c i e n c eo fm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n o fw a t c h i n d u s t r y d i g i t a ld e s i g np l a t f o r m b a s e do np l m b yz h a n gm i n g t i a n s u p e r v i s e db y p r o f y u a nq i n g k e g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y , g u a n g z h o u ，er c h i n a j u n e2 0 1 0 摘要 摘要 在经济全球化的趋势下，出现了企业之间的竞争激烈化和客户对产品 要求多样性、小批量、个性化等问题，为了确保企业在激烈的竞争中保持 优势，就必须为企业提供高效的产品研发工具。对于手表行业来说，更要 求其产品具有个性化，小批量，多样性和创新性。一款优秀手表的设计是 艺术设计与结构设计的完美结合，如果按照传统的研发方式，难以满足当 前复杂多变的市场需求。因此建立手表行业的数字化研发平台，可以有效 缩短手表产品的设计周期，提高设计质量和效率，降低设计成本，增强产 品的创新性。为手表企业争取市场的主动，提供强有力的工具。此外，手 表数字化设计平台在满足企业快速设计，面向客户设计需求的同时，还为 企业实施产品设计知识的积累和继承提供了有利的条件，使企业的设计资 源得到更好的积累和继承。本文以手表产品为对象，展开对手表产品设计 过程数字化的研究，具体内容如下： 首先，通过对手表行业的产品特点以及设计流程的分析和归纳，总结 手表行业的数字化设计需求，研究基于产品需求模型的手表数字化设计理 论和实现方法。为基于p l m 的手表行业数字化设计平台技术的研究提供理 论指导。 其次，在手表数字化设计理论和方法的指导下，展开对基于p l m 的手 表行业数字化设计平台三层体系结构、基于角色的用户权限框架、数字化 设计平台软件工具需求及集成技术的研究，提出了各功能模块的解决方法， 为基于p l m 的手表行业数字化设计平台的开发提供技术支持。 最后，利用t d - p l m 、u gn x 6 0 、a u to c a d 、o f f ic o 等工具的二次开发 技术，利用v is u a ls t u d i0 2 0 0 8 作为平台开发工具，开发了基于p l m 手表行 业数字化设计平台。通过应用实例说明，该设计系统极大的减少了手表产 品开发人员的重复劳动和无价值劳动的产生，提高了手表产品设计的效率。 关键字：手表；p l m ；集成技术；数字化设计； 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t u n d e rt h et r e n d o fe c o n o m i cg l o b a l i z a t i o n ，t h e r eh a sb e e n f i e r c e c o m p e t i t i o nb e t w e e ne n t e r p r i s e sb a s e do np r o d u c tr e q u i r e m e n t sa n dc u s t o m e r d i v e r s i t y ，l i t t l e - b a t c h ，p e r s o n a l i z e da n ds oo n t oe n s u r et h ee n t e r p r i s e si nt h e f i e r c ec o m p e t i t i o nt om a i n t a i no u re d g e ，w em u s tp r o v i d ee f f i c i e n tp r o d u c t d e v e l o p i n gt o o l s f o rt h ew a t c hi n d u s t r y ，m o r ed e m a n d s o fp e r s o n a l i z e d p r o d u c t s ，l i t t l e b a t c h ，d i v e r s i t ya n di n n o v a t i o n ag o o dd e s i g no fw a t c hi st h e p e r f e c tc o m b i n a t i o no f a r td e s i g na n ds t r u c t u r a ld e s i g n ，u s i n gt h et r a d i t i o n a l r e s e a r c hm e t h o d sc a nn o tm e e tt h ec u r r e n tc o m p l e xa n dv o l a t i l em a r k e t d e m a n d t h e r e f o r e ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft h ew a t c hi n d u s t r yd i g i t a lr &d p l a t f o r m ，c a ns h o r t e nt h ep r o d u c td e s i g nc y c l ew a t c h ，i m p r o v ed e s i g nq u a l i t y a n de f f i c i e n c ya n dr e d u c ed e s i g nc o s t ，e n h a n c ep r o d u c ti n n o v a t i o n a n di tc a n p r o v i d e ap o w e r f u lt o o lt o h e l p t h ew a t c he n t e r p r i s e g e t t i n gt h e m a r k e t i n i t i a t i v e t h ew a t c hi n d u s t r yd i g i t a lr dp l a t f o r mi sn o to n l yt op r o v i d ea r a p i dr &dt o o lf o r t h ew a t c hi n d u s t r y t om e e tt h ec u s t o m e rd e s i g n r e q u i r e m e n t s ，b u t a l s of o rt h e e n t e r p r i s e s t o i m p l e m e n tp r o d u c td e s i g n k n o w l e d g ea c c u m u l a t i o na n di n h e r i t a n c ep r o v i d i n g i n t h i sp a p e r ，w es e t w a t c h ea st h eo b j e c tt os t a r tt h ed i g i t a ld e s i g np r o c e s sr e s e a r c ho fw a t c h ，a s f o l l o w s ： f i r s to fa l l ，b ya n a l y s i s i n ga n ds u m m a r i n gt h ew a t c hi n d u s t r y ，p r o d u c t f e a t u r e sa n dd e s i g np r o c e s s ，w es u mu pt h ed i g i t a lw a t c hi n d u s t r y d e s i g n r e q u i r e m e n t s ， a n dr e s e a r c ht h ew a t c h d i g i t a l d e s i g nt h e o r y a n d i m p l e m e n t a t i o nm e t h o d sb a s e do np r o d u c tr e q u i r e m e n t sm o d e l a l la b o v ei st o p r o v i d e t h e o r e t i c a l g u i d a n c e o fw a t c h i n d u s t r yd i g i t a ld e s i g np l a t f o r m t e c h n o l o g yb a s e do np l m s e c o n d l y ，u n d e rt h eg u i d a n c eo fw a t c hd i g i t a ld e s i g nt h e o r ya n dm e t h o d s ， w es t a r tt h er e s e a r c ho ft h et h r e el e v e l sa r c h i t e c t u r eo fw a t c hd i g i t a ld e s i g n p l a t f o r mb a s e do np l m ，t h ef r a m e w o r ko fr o l e b a s e du s e rp e r m i s s i o n ，t h e s o f t w a r et o o l s r e q u i r e m e n ta n di n t e g r a t i o nt e c h n o l o g i e s f o rd i g i t a ld e s i g n p l a t f o r m i nt h i sp a p e rip o i n to u tt h es o l u t i o no ff u n c t i o nm o d u l e ，i no r d e rt o a b s t r a c t p r o v i d et e c h n i c a ls u p p o r tf o r t h e w a t c hi n d u s t r yd i g i t a lr&d p l a t f o r m p l a t f o r m f i n a l l y ，iu s et d p l m ，u gn x 6 0 ，a u t o c a d ，o f f i c ea n do t h e rt o o l so f t h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt od e v e l o pt h ew a t c hi n d u s t r y ，d i g i t a lr &d p l a t f o r mb a s e d o np l mi nv i s u a l s t u d i 0 2 0 0 8 ，w h i c h i sap l a t f o r mf o r d e v e l o p m e n tt o o l s a n d iu s es o m ee x a m p l e st oe x p l a i nh o wt h es y s t e m i m p r o v et h ew a t c hp r o d u c td e v e l o p m e n tw o r k k e y w o r d s ：w a t c h ；p l m ；i n t e g r a t i o n ；d i g i t a ld e s i g n 广东工业大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t 。i i 目录i v c o n t e n s v i i i 第一章绪论1 1 1 课题研究背景1 1 1 1 手表行业设计研发概述1 1 1 2 产品生命周期管理( p l m ) 系统概述3 1 1 3 基于p l m 手表行业数字化设计技术概述5 1 2 国内外研究现状6 1 2 1 产品生命周期管理( p l m ) 系统的研究现状6 1 2 2 数字化设计技术研究现状、8 1 2 3 数字化设计技术在手表行业的应用10 1 3 课题研究意义1 0 1 4 课题研究主要内容1 2 1 5 本文组织结构1 2 1 6 本章小结1 3 第二章手表行业数字化设计需求分析1 4 2 1 手表行业的产品设计特点和流程1 4 2 1 1 手表产品设计特点1 4 2 1 2 手表设计流程15 2 2 手表行业的数字化设计需求分析19 2 3 基于产品设计需求模型的手表数字化设计理论2 0 2 3 1 基本原理2 0 2 3 2 设计流程和方法2 4 2 4 本章小结2 7 第三章基于p l m 手表行业数字化设计平台体系结构研究2 8 3 1 基于p l m 的手表数字化设计平台三层体系结构2 8 目录 3 1 1 数据层2 8 3 1 2 服务层2 9 3 1 3 应用层3 0 3 2 基于角色的用户权限框架3 0 3 2 1 手表数字化平台用户角色划分31 3 2 2 手表数字化平台权限时效的控制3 2 3 3 手表数字化设计平台功能模块需求分析3 2 3 4 手表数字化设计平台的软件工具支持3 7 3 5 本章小结4 5 第四章手表行业数宇化设计平台集成技术的研究4 6 4 1u g 二次开发接口n x o p e n 技术4 6 4 1 1u g 二次开发工具研究4 6 4 1 2n x o p e n 接口连接方法警j4 7 4 2a u t o c a d 二次开发a c t i v e x 技术4 8 4 2 1a u t o c a d 二次开发工具研究4 8 4 2 2a u t o c a dv b a 接口连接方法5 0 4 3o f f i c e 二次开发技术5 0 4 3 1w o r d 文档和e x c e l 表格的对象层次51 4 3 2 在应用程序中读写e x c e l 和w o r d 文档的方法5 2 4 4t d p l m 二次开发技术5 3 4 4 1t d p l m 动态建模二次开发技术5 3 4 4 2t d p l m 二次开发接口a p i 5 4 4 5 数据传输协议一t c p i p 协议5 6 4 6 本章小结5 9 第五章手表行业数字化设计平台功能模块的研究6 0 5 1 手表零件标准件库模块6 0 5 1 1 手表零件标准件库模块流程6 0 5 1 2 手表零件标准件库模块的实现6l 5 2 手表快速设计模板模块6 2 5 2 1 手表快速设计模板模块工作流程6 2 v 广东工业大学硕士学位论文 5 2 2 手表快速设计模板模块的实现6 3 5 3 手表产品实例库模块6 4 5 3 1 手表产品实例库模块的工作流程6 4 5 3 2 手表产品实例库模块的实现6 5 5 4 手表产品设计知识库模块6 6 5 4 1 手表产品设计知识库模块工作流程6 6 5 4 2 手表产品设计知识库模块的实现6 7 5 5 手表产品模板信息管理模块6 8 5 5 1 手表产品模板信息管理模块的工作流程6 8 5 5 2 手表产品模板信息管理模块的实现6 9 5 6 本章小结7 1 第六章基于p l m 手表行业数字化设计平台的实现方法与开发7 2 6 1 基于p l m 的手表行业数字化设计平台的开发方案7 2 6 2 基于p l m 的手表行业数字化设计平台的开发7 3 6 2 1 平台开发流程7 3 6 2 2 平台开发工具7 4 6 2 3 平台数据库的开发7 6 6 2 4 平台应用界面的开发8 1 6 2 5 软件集成模式的开发8 6 6 3 本章小结8 8 第七章应用实例8 9 7 1 用户登陆8 9 7 2g a 8 810 产品设计开发过程91 7 2 1 市场策划阶段9 1 7 2 2 结构设计阶段9 6 7 2 3 工艺设计和样表制作阶段10 6 7 3 手表设计知识库10 7 7 4 系统管理10 7 7 5 本章小结1 10 结论与展望1 11 目录 参考文献 攻读硕士期间发表的论文 独创性声明 致谢 v co n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) i v c o n t e n t s ( e n g l i s h ) v i i i c h a p t e rii n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 1 1 1s u m m a r yo fw a t c hi n d u s t r y 1 1 1 2s u m m a r yo fp r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t ( p l m ) s y s t e m 3 1 1 3s u m m a r yo fd i g i t a ld e s i g nt e c h n o l o g yi nw a t c hi n d u s t r yb a s e d o np l m 5 1 2r e s e a r c ha th o m ea n da b r o a d 6 1 2 1d e v e l o p m e n to fp r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t ( p l m ) s y s t e m 6 1 2 2d e v e l o p m e n to fd i g i t a ld e s i g nt e c h n o l o g y 8 1 2 3t h ea p p l i c a t i o n so fd i g i t a ld e s i g nt e c h n o l o g yi nw a t c hi n d u s t r y 1 0 1 3r e s e a r c hs i g n i f i c a n c e 1 0 1 4r e s e a r c ho ft h em a i nc o n t e n t 1 2 1 5t h eo r g a n i z a t i o n a ls t r u c t u r eo ft h i sp a p e r 1 2 1 6s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 1 3 c h a p t e r i it h er e q u i r e m e n ta n a l y s i so fd i g i t a ld e s i g ni nw a t c hi n d u s t r y 14 2 it h ef e a t u r ea n dp r o c e s so ft h ew a t c hp r o d u c ti nw a t c hi n d u s t r y 14 2 2t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i so fd i g i t a ld e s i g ni nw a t c hi n d u s t r y 1 9 2 3t h et h e o r yo fw a t c hd i g i t a ld e s i g nb a s e do np r o d u c tr e q u i r e m e n t m o d e l 2 0 2 3 1b a s i cp r i n c i p l e s 2 0 2 3 2t h ef l o wa n dm e t h o d o l o g yo ft h ed e s i g n 2 4 2 4s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 2 7 c h a p t e ri i it h ea r c h i t e c t u r e o fw a t c hp r o d u c td i g i t a ld e s i g np l a t f o r m b a s e do np 1 m ：1 8 v c o n t e n t s 3 1t h et h r e el e v e l so fw a t c hp r o d u c td i g i t a ld e s i g np l a t f o r mb a s e do n i ) i 。m 2 8 3 1 1d a t al a y e r 2 8 3 1 2s e r v i c el a y e r 2 9 3 1 3a p p l i c a t i o nl a y e r 3 0 3 2t h ef r a m e w o r ko fu s e rp e r m i s s i o nb a s e do nr o l e s 3 0 3 2 1t h eu s e rr o l ed i f f e r e n t i a t i o no fw a t c hp r o d u c td i g i t a ld e s i g n p l a t f o r m 3 1 3 2 2t h ec o n t r o lr i g h t so fl i m i t a t i o nw a t c hp r o d u c td i g i t a ld e s i g n p l a t f o r m 3 2 3 3t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i so ff u n c t i o nm o d u l ei nw a t c hp r o d u c td i g i t a l d e s i g np l a t f o r m 3 2 3 4s o f t w a r et o o l ss u p p o r t t e dw a t c hp r o d u c td i g i t a ld e s i g np l a t f o r m 3 7 3 5s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 。? 奠4 5 c h a p t e ri vt h er e s e a r c h o fi n t e g r a t e dt e c h n o l o g i e si nw a t c hp r o d u c t d i g i t a ld e s i g np l a t f o r m i 4 6 4 1u gs e c o n d a r yd e v e l o p m e n ti n t e r f a c et e c h n o l o g yn x o p e n 4 6 4 1 1u gs e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt o o l s 4 6 4 1 2t h ei n t e r f a c em e t h o d so fn x o p e n 4 7 4 2a u t o c a ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g ya c t i v e 4 8 4 2 1a u t o c a ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt o o l s 4 8 4 2 2t h ei n t e r f a c em e t h o d sb e t w e e na u t o c a da n dv b a 4 9 4 3o f f i c es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y 5 0 4 3 1t h eo b j e c tl e v e l so fo f f i c e 5 0 4 3 2t h em e t h o do fr e a d i n gw o r da n de x c e ld o c u m e n ti na p p l i c a t i o n 5 2 4 4t d p l ms e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y 5 3 4 4 1t h ed y n a m i cm o d e l i n gm e t h o do ft d - p l m 5 3 4 4 2t d p l ms e c o n d a r yd e v e l o p m e n ti n t e r f a c ea p i 5 4 4 5d a t at r a n s f e rp r o t o c o l t c p i pa g r e e m e n t 5 6 4 6s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 5 9 c h a p t e rvt h er e s e a r c ho ff u n c t i o nm o d u l e so fw a t c hp r o d u c td i g i t a l d e s i g np l a t f o r m 6 0 广东工业大学硕士学位论文 5 1w a t c hp a r t sl i b r a r ym o d u l e 6 0 5 1 1t h ef l o wo fw a t c hp a r t sl i b r a r ym o d u l e 6 0 5 1 2t h ea c h i e v e m e n to fw a t c hp a r t sl i b r a r ym o d u l e 6 1 5 2w a t c hr a p i dd e s i g nt e m p l a t em o d u l e 6 2 5 2 1t h ef l o wo fw a t c hr a p i dd e s i g nt e m p l a t em o d u l e 6 2 5 2 2t h ea c h i e v e m e n to fw a t c hr a p i dd e s i g nt e m p l a t em o d u l e 6 3 5 3w a t c hp r o d u c tc a s eb a s em o d u l e 6 4 5 3 1t h ef l o wo fw a t c hp r o d u c tc a s eb a s em o d u l e 6 4 5 3 2t h ea c h i e v e m e n to fw a t c hp r o d u c tc a s eb a s em o d u l e 6 5 5 4w a t c hp r o d u c td e s i g nk n o w l e d g eb a s em o d u l e 6 6 5 4 1t h ef l o wo fw a t c hp r o d u c td e s i g nk n o w l e d g eb a s em o d u l e 6 6 5 4 2t h ea c h i e v e m e n to fw a t c hp r o d u c td e s i g nk n o w l e d g eb a s e m o d u l e 6 7 5 5w a t c hp r o d u c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e 6 8 5 5 1t h ef l o wo fw a t c hp r o d u c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e 6 8 5 5 2t h ea c h i e v e m e n to fw a t c hp r o d u c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t m o d u l e 6 9 5 6s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 7 1 c h a p t e rv it h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a ld e s i g ni n t e g r a t i o np l a t f o r mb a s e d o np l mi nw a t c hi n d u s t r y 7 2 6 it h ed e v e l o p m e n tp r o g r a mo fd i g i t a ld e s i g ni n t e g r a t i o np l a t f o r m 7 2 6 2t h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a ld e s i g ni n t e g r a t i o np l a t f o r mb a s e do np l m i nw a t c hi n d u s t r y 7 3 6 2 1t h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h ep l a t f o r m 7 3 6 2 2t h ed e v e l o p m e n tt o o l so ft h ep l a t f o r m 7 4 6 2 3t h ed e v e l o p m e n td a t a b a s eo ft h ep l a t f o r m 7 6 6 2 4t h ed e v e l o p m e n ti n t e r f a c eo ft h ep l a t f o r m 81 6 2 5t h ed e v e l o p m e n to fs o f t w a r ei n t e g r a t i o nm o d e l 8 6 6 3s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 8 8 c h a p t e rv i ia p p l i c a t i o n 8 9 7 1u s e rl o g i n 8 9 7 2t h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n tp r o c e s so fg a 8 810p r o d u c t 9 1 7 2 1m a r k e tp l a n n i n gs t a g e 9 1 x c o n t c n t s 7 2 2s t r u c t u r ed e s i g ns t a g e 9 6 7 2 3p r o c e s sd e s i g na n ds a m p l et a b l em a k i n gs t a g e 10 6 7 3t h ek o n w l e d g eb a s eo fw a t c hd e s i g n 1 0 7 7 4s y s t e mm a n a g e m e n t 1 0 7 7 5s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 110 c o n c l u s i o na n do u t l o o k 111 r e f e r e n c e s 1 13 p a p e r sp u b l i s h e dd u r i n gm a s t e rs t u d y 1 16 o r i g i n a ls t a t e m e n t 1 1 7 a c k n o w l e d g e 1 18 第一章绪论 第一章绪论 在经济全球化的趋势下，出现了企业之间的竞争激烈化和客户对产品 要求多样性、小批量、个性化等问题，这就要求企业改变传统的产品研发 方式，因此如何快速设计出满足用户个性化需求的产品越来越成为企业在 激烈的竞争中保持活力的关键所在。传统的产品研发方式从产品需求调查、 产品方案的确定、产品主模型建立到产品的几何结构和配置设计再到评价 选优等阶段，其周期较长，且不满足产品的个性化和创新性要求，这种传 统的产品研发方法越来越不适应经济快速发展的要求。因此，产品设计生 产的核心已经从实体设计、制造、评价、改进转向知识的系统处理，在更 短的开发周期内为客户创造更多的价值，在网络环境下利用信息工具和数 字技术来设计从而实现全球化的供应链和快速的市场响应1 。 对于手表行业来说，更要求其产品具有个性化，小批量，多样性和创 新性。一款优秀手表的设计是艺术设计与结构设计的完美结合，如果按照 传统的研发方式，难以满足当前复杂多变的市场需求【2 】。因此建立手表行 业的数字化研发平台，可以有效缩短手表产品的设计周期，提高设计质量 和效率，降低设计成本，使企业在很短的时间内针对不同顾客的需求和情 况，以顾客要求为中心来设计定制各类具有个性化的产品，增强产品的创 新性。为手表企业争取市场的主动，提供强有力的工具。 此外，手表数字化设计平台在满足企业快速设计，面向客户设计需求 的同时，还为企业实施产品设计知识的积累和继承提供了有利的条件。因 为运用数字化设计技术所进行的手表设计，都将以各种类型的数据形式有 组织的保存在平台下，在平台管理工具的帮助下，一方面可以对现有的手 表设计进行分析与重用，提高设计的效率；另一方面可以提供成功和失败 的设计案例供新进设计人员进行学习，从而使企业的设计资源得到更好的 积累和继承。 基于上述原因，本文提出了基于产品全生命周期管理( p r o d u c t l if e c y c lem a n a g e m e n t ，p l m ) 手表行业数字化设计平台的研究与开发 1 1 课题研究背景 1 1 1 手表行业设计研发概述 广东工业大学硕士学位论文 手表行业的设计研发是一项充满艺术挑战和工程技术挑战的工作，是 感性思维和理性思维的高度综合。随着各类计时技术的普及，手表的内涵 已经逐步从计时走向时尚。当手表走向了时尚，手表的设计重心也由机芯 的设计走向了外观件的设计。随着市场的瞬息万变，手表的外观也在随之 不断变化，这就对手表设计提出了更为高的要求，即在尽可能短的时间里， 不断的根据市场的需求，开发出各种外形、各具特色、功能多样的手表产 品。但是设计人员在当前已有的设计