（机械设计及理论专业论文）手表产品设计重用技术的研究及应用.pdf

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 r t h ed e g r e eo f m a s t e ro fs c i e n c ei nm 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 no nw a t c h p r o d u c t d e s i g nr e u s et e c h n o l o g y b ys h i 砌一p i n g s u p e r v i s e db yp 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 ，p r c h i n a j u n e ，2 0 1 0 摘要 摘要 手表行业是我国一个传统工业，随着全球市场竞争的加剧，我【圈于表 企业面临着越来越大的压力。如何在尽可能短的时间内，用尽可能低的成 本生产出质量尽可能高的新产品，已成为左右手表企业生存和发展的关键 问题。如今手表产品不仅要求产品具有实用性、可靠性、耐久性和经济性， 而且要求产品具有多样性、个性化、新颖、美观、有创意等，这就对手表 产品的工业设计和工程设计提出了更高的要求。手表企业就必须丌发设计 出多品种、多规格、多式样和多档次的产品以满足不同顾客的需要。而在 开发新产品的时候存在着大量的重复劳动，大量的设计、经验、资源可以 重用来提高设计效率。因此以缩短产品开发周期为目的的重用设计方法和 技术日益受到人们的重视。 本文以手表产品为研究对象，研究了手表产品设计重用技术的理论与 方法，开发出的手表产品设计重用系统对提高我国手表企业设计水平有着 重要的意义。 本文首先在我国手表行业发展前景下，分析了我国手表产品重用设计 的需求。研究了我国手表行业目前存在的问题，并针对问题提出利用重用 技术来解决问题的方法。 然后详细研究分析了手表结构特点、手表产品设计重用理论及技术， 在此基础上提出了手表产品重用的三个方面：产品重用、零件重用、特征 重用。并详细讲解了对应的重用方法和实现方法。 其次本文在仔细研究系统开发方案、系统功能模块等基础上，以u g 软件作为开发平台、s q ls e r v e r2 0 0 0 为参数存储的数据库、v b n e t 为开 发工具，开发了手表产品设计重用系统。 最后，本文利用手表产品设计重用系统来对手表进行产品重用设计、 零件重用设计、特征重用设计。该系统具有很强的适应性和灵活性，大大 减轻了设计工作量，提高设计效率，快速响应客户要求，增强了产品的创 新性并能够实现对产品的快速设计，增强了手表企业的市场竞争力。 关键词：手表产品；设计重用技术：特征建模；实例检索 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t w a t c hin d u s t r yi sat r a d i t i o n a li n d u s t r yi nc h i n a ，a sg l o b a lc o m p e t i t i o n i n t e n s i t i e s ，w a t c he n t e r p r i s e si no u rc o u n t r ya r ef a c i n gi n c r e a s i n gp r e s s u r e h o wt op r o d u c et h eh i g h e s tp o s s i b l eq u a l i t yo fn e wp r o d u c t si nt h es h o r t e s t p o s s i b l et i m ew i t ht h el o w e s tp o s s i b l ec o s t ，w h i c hb e c o m e st h ek e yi s s u e so f s u r v i v a la n dd e v e l o p m e n tt ow a t c he n t e r p r i s e s n o ww a t c hp r o d u c t sr e q u i r e n o t o n l yp r a c t i c a l ，r e l i a b i l i t y ，d u r a b i l i t y a n de c o n o m y ，b u ta l s od i v e r s i t y ， i n d i v i d u a l i t y ，a e s t h e t i c s ，c r e a t i v i t ya n ds oo n s ot h a tp u t s f o r w a r dh i g h e r d e m a n do nw a t c hd e s i g ni n c l u d i n gi n d u s t r i a ld e s i g na n de n g i n e e r i n g w a t c h s o f t w a r eu ga sad e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，s q ls e r v e r2 0 0 0d a t a b a s ef o r t h e p a r a m e t e rs t o r a g e ，v b n e tf o rt h ed e v e l o p m e n tt o o l st od e v e l o pt h e w a t c h p r o d u c td e s i g nr e u s es y s t e m f i n a l l y ，t h i sw a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s es y s t e md e s i g no nt h ew a t c hf o r p r o d u c tr e u s e ，c o m p o n e n tr e u s ed e s i g n ，f e a t u r ed e s i g nr e u s e t h es y s t e mh a s s t r o n ga d a p t a b i l i t ya n df l e x i b i l i t y a tt h es a m et i m e ，i tc a ng r e a t l yr e d u c et h e d e s i g ne f f o r ta n di m p r o v et h ed e s i g ne f f i c i e n c y ，f a s tr e s p o n s et o c u s t o m e r d e m a n d s ，e n h a n c ep r o d u c ti n n o v a t i o na n da c h i e v er a p i dd e s i g no fp r o d u c t s s ot h a tc a ni n c r e a s et h ec o m p e t i t i o nf o r c eo fw a t c hc o m p a n yi nt h em a r k e t k e y w o r d s ：w a t c hp r o d u c t ；d e s i g nr e u s et e c h n o l o g y ；f e a t u r em o d e l i n g ；c a s e r e t r i e v a l 广东工业大学硕士学位论文 目录 摘昙耍i a b s t r a c t i i 目萄专i v c o n t e n t s v i i 第一章绪论1 1 1 课题研究背景1 1 1 1 我国手表行业发展概述1 1 1 2 产品设计重用技术概述3 1 1 3 手表产品重用设计技术概述4 1 2 国内外产品设计重用技术的研究现状5 1 3 课题研究意义及来源7 1 4 课题研究主要内容8 1 5 本文组织结构8 1 6 本章小结9 第二章手表行业产品重用设计技术的需求分析10 2 1 手表行业产品设计特点10 2 1 1 手表结构特点1 0 2 1 2 手表产品设计基本要求1l 2 1 3 手表产品设计开发流程12 2 2 手表产品设计的现存问题14 2 3 问题的解决方法一一产品设计重用技术1 6 2 4 本章小结16 第三章手表产品设计重用理论研究1 7 3 1 产品设计重用技术的基本原理l7 3 1 1 产品设计可重用性的定义17 3 1 2 产品设计信息可重用模型17 3 1 3 产品设计信息可重用基本属性19 3 2 手表产品设计可重用性分析2 0 i v 目录 3 2 1 产品设计可重用性的主要影响因素2 0 3 2 2 手表产品设计的可重用性2 3 3 3 手表产品设计重用理论及方法2 4 3 3 1 手表产品设计重用模型2 4 3 3 2 手表产品设计重用方法和流程30 3 4 本章小结3 3 第四章手表产品设计重用技术研究3 4 4 1 手表产品设计重用信息的获取技术3 4 4 1 1 特征匹配算法3 5 4 1 2 手表零件设计的特征建模3 7 4 2 手表产品设计重用信息的管理技术4 2 4 2 1 产品设计信息仓库技术4 2 4 2 2 手表产品设计信息仓库对象描述4 3 4 3 手表产品设计重用信息的检索技术4 7 4 3 1 检索方法4 8 4 3 2 基于最近邻法的产品实例检索4 8 4 4 本章小结葛。：5 1 第五章手表产品设计重用系统的设计开发5 2 5 1 手表产品设计重用系统需求分析5 2 5 2 手表产品设计重用系统的系统规划和开发流程5 3 5 2 1 手表产品设计重用系统的系统规划5 3 5 2 2 手表产品设计重用系统的开发流程5 5 5 3 手表产品设计重用系统的开发工具5 6 5 3 1 数据库管理系统：s q ls e r v e r2 0 0 0 5 6 5 3 2c a d 系统：u gn x o p e n 5 7 5 3 3 平台开发工具：v b n e t 5 8 5 4 系统数据库的丌发5 9 5 5 系统登录模块的开发61 5 6 手表产品实例重用模块开发6 2 5 7 基于模板的手表专用特征重用模块开发6 4 v 广东工业大学硕士学位论文 5 7 1 模板的建立6 4 5 7 2 程序流程6 5 5 8 基于特征集合的手表零件重用模块开发6 6 5 8 1 手表零件的分类6 6 5 8 2u g 提供的零件重用方法6 8 5 8 3 基于特征集合的手表零件重用方法6 9 5 9 系统管理模块的开发7 3 5 1 0 本章小结7 4 第六章应用实例7 6 6 1 用户登录系统7 6 6 2 重用模块7 7 6 3 系统管理模块8 3 结论与展望8 5 参考文献8 7 攻读硕士期间发表的论文9 l 独创性声明9 2 致谢9 3 v i c o n t e n t s c o 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 ) ”儿 c o n t e n t s ( c h i n e s e ) c o n t e n t s ( e n g l i s h ) v i i c h a p t e r li 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 fd e s i g nr e u s et e c h n o l o g y 3 1 1 3s u m m a r yo fd e s i g nr e u s et e c h n o l o g yo fw a t c hp r o d u c t 4 1 2r e s e a r c ha b o u tp r o d u c td e s i g nr e u s et e c h n o l o g ya th o m ea n da b r o a d 5 1 3r e s e a r c hs i g n i f i c a n c eo ft h i sp a p e r 7 1 4r e s e a r c ho ft h em a i nc o n t e n ti nt h i sp a p e r 8 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 8 1 6s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 9 c h a p t e ri i t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i so fp r o d u c td e s i g nr e u s et e c h n o l o g yi nw a t c h i n d u s t r y 1 0 2 1t h ed e s i g nf e a t u r eo fw a t c hp r o d u c td e s i g n 1 0 2 1 1t h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t c h r 1 0 2 1 2t h eb a s i cr e q u i r e m e n t so fw a t c hp r o d u c td e s i g n 1 1 2 1 3t h ed e s i g nf l o wo fw a t c hp r o d u c t 12 2 2t h ee x i s t i n gp r o b l e m si nw a t c hp r o d u c td e v e l o p m e n t 14 2 3t h ew a yt os o l v et h ep r o b l e m 一一p r o d u c td e s i g nr e u s et e c h n o l o g y 16 2 4s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 16 c h a p t e ri i it h et h e o r yr e s e r c ho f w a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s e 17 3 1t h eb a s i cp r i n c i p l e so fp r o d u c td e s i g nr e u s et e c h n o l o g y 1 7 3 1 1t h ed e f i n i t i o no fp r o d u c td e s i g nr e u s a b i l i t y 17 3 1 2t h er e u s a b l em o d e lo fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o n 17 3 1 3t h eb a s i ca t t r i b u t e so fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o n 19 3 2t h ea n a l y s i so fp r o d u c td e s i g nr e u s a b i l i t y 2 0 3 2 1t h em a i nf a c t o r sa f f e c t t i n gp r o d u c td e s i g nr e u s a b i l i t y 2 0 3 2 2t h er e u s a b i l i t yo fw a t c hp r o d u c td e s i g n 2 3 3 3t h et h e o r ya n dw a y sa n a l y s i so fw a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s e 2 4 v i i 广东工业大学硕士学位论文 3 3 1t h em o d e lo fw a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s e 2 4 3 3 2t h ew a ya n df o l wo fw a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s e 3 0 3 4s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 。3 3 c h a p t e ri vt h er e s e a r c ho fw a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s et e c h n o l o g y 3 4 4 1 t h e a c q u i r e m e n tt e c h n o l o g y o fw a t c h p r o d u c td e s i g n r e u s e i n f o r m a t i o n 3z i 4 1 1f e a t u r em a t c h i n ga l g o r i t h m 3 5 4 1 2w a t c hp a r td e s i g nf e a t u r em o d e l i n g 3 7 4 2t h em a n a g e rt e c h n o l o g yo fw a t c hp r o d u c td e s i g nr e u s ei n f o r m a t i o n4 2 4 2 1p r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o ns t o r a g et e c h n o l o g y 4 2 4 2 2t h ed e s c r i p t i o no fw a t c hp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o ns t o r a g e o b i e c t 4 3 5 8t h ed e v e l o p m e n to fw a t c hp a r t sr e u s em o d u l eb a s e d o nf e a t u r e a s s e m b l y 6 6 5 8 1t h ec l a s s i f i c a t i o no fw a t c hp a r t s 6 6 5 8 2p a r t sr e u s em e t h o d sp r o v i d e db yu g 6 8 5 8 3t h em e t h o do fw a t c hp a r tr e u s eb a s e do nf e a t u r ea s s e m b l y 6 9 5 9t h ed e v e l o p m e n to fs y s t e mm a n a g e rm o d u l e 7 3 5 10s u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 7 4 c h a p t e r a p p l i c a t i o n ”7 6 6 1u s e rl o g i no nt h es y s t e m 7 6 6 2t h ea l lr e u s em o d u l e so ft h es y s t e m 7 7 6 3t h em a n a g e rm o d u l e so ft h es y s t e m 8 3 c o n c l u s i o na n do u t l o o k 8 5 r e f e r e n c e s 8 7 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 9 1 o r i g i n a ls t a t e m e n t 9 2 a c k n o w l e d g e 9 3 i x 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景 随着我国加入w t o 后，企业体制的进一步深入改革，我国手表行j i k 正面临这前所未有的机遇和挑战，这就要求我网手表企业加强研发能力 在更短的周期内生产出质量更高的产品，从而增强企业的竞争力。面对手 表产品设计中的大量重复劳动，开发出合适的重用设计系统来进行手表产 品的快速设计是十分有必要的。 1 1 1 我国手表行业发展概述 手表行业是我国的传统行业，经过近二十年的融合发展，目前的中国 已经具备了更强的竞争力，主要体现在以下几点： ( 1 ) 前进中的核心技术。中国一直具备机械机芯的批量生产能力，经 过近十年的市场化运作，在质量上有明显的提高，外观制造精细、功能不 断创新。另外，中国生产的石英钟机芯早已占据了全球的最大份额，而石 英手表机芯也近几年开始具备了批量生产能力，但暂时还不具备中高档机 芯的生产能力。 ( 2 ) 设计研发能力不断升级。中国钟表产品是以外观件为龙头的加工 模式，产品外观和工艺研发带来的高附加值使很多的中国企业乐于投资先 进的设备和引进高级人才：很多国际品牌的手表配件都已经在中国的深圳 加工制造，也促进了企业研发和制造水平不断提高。 ( 3 ) 营商环境向国际化迈进。中国的银行信用体系越来越健全，能够 向国内外进出口企业提供稳健的金融服务；每年四月在深圳举行的钟表展 也成为进入和了解中国市场的最大窗口；来往香港、深圳、广州便捷的交 通为国际买家提供了优越的采购、配套环境。 ( 4 ) 行业自律正在形成。由于钟表出口在中国不属于许可证管理商品， 也没有统一的协调和管理，形成多头出口，争抢客户，压价销售的局面， 企业利润走低，难以保障品质。如今，中国各生产区域纷纷成立行业协会， 协调解决行业发展过程中产生的各种问题。 ( 5 ) 职业教育得到大力发展。目前中国钟表重要产地深圳的钟表企业 已达到10 0 0 多家，香港、台湾9 5 以上钟表企业在广东设厂，其中半数以 广东工业大学硕士学位论文 上在深圳，许多国际品牌钟表是在深圳生产制造的。当地企业、行业协会 充分意识到高级技术人才的缺乏制约了钟表产业的良性发展，通过与大中 专、技校的合作形成长期的技能人才输送体系，同时积极要求政府提供资 源用于工人的在职培训。在未来5 10 年，深圳预计需要上述技能人才 5 0 0 0 1 0 0 0 0 人。 中国钟表业经历了进料组装一一外观件制造一一产品开发一一创立品 牌的发展过程，目前已形成配套齐全的钟表制造工业，除高端机芯外的所 有零配件均可加工生产。同时，中国钟表业建成了独立自主、十分完善的 工业体系、研究体系和教育体系；有完善的钟表工业国家标准；有完备的 人才培养体系；有健全的设备生产和维护网络。这些都是中国钟表业结实 的基础和框架，确保了中国钟表业的成长和发展。目前中国钟表业逐渐形 成了两条路线，一类企业是在国内市场做品牌，以品牌与渠道来抓住国内 的消费者；另类企业则是集中力量做海外市场，以成本、质量来抢占海 外市场。而手表外观件设计与制造一直是中国钟表业的优势，特种金属材 料、特种合成材料、特种粉体材料，以及半导体光材料、稀土陶瓷材料、 硬质合金、纳米技术、微型传感器技术，充分利用微电子、精密加工、新 型电池材料、i p g 表面处理等新技术，质量都已接近国际同类先进水平。 例如现今国内表壳制作的精度一般可达丝米一微米( 1 lo o l 10 0 0 ) 量级， 精度和瑞士产品不相上下，在有规模的表壳厂的打磨车间环境洁净，安全 设施和隔音设备完善，磨头处备有强力吸管收集金属尘埃。特别是近年来， 中国罔内各种复杂钟表机芯粉墨登场，如中国陀飞轮表、三问表、航天表 等的推出，说明中国手表行业的前进。 尽管如此，中国手表行业依然存在着许多阻碍快速健康发展的弊端。 中国手表行业从整体来看仍然靠接单加工制造低端产品。中国钟表占了世 界8 0 的量却只占有l0 产值，这种量大价低的状况让海内外人士一直认 为中国制造的钟表产品都是价格非常便宜，当然质量也非常差的产品。此 外中困制表业精工细作的制表传统和经验还远不如瑞士钟表。未来相当长 的一段时间内，中国主要钟表企业的重点仍然也必须是生产大众产品。而 且中国手表企业在设计产品时存在大量的重复劳动，许多设计知识和经验 都没有得到较好的重用，造成设计效率低下，设计质量低下，设计知识和 2 第一章绪论 设计经验大量流失。此外，随着生活的发展，手表产品不在作为生活必需 品，更多的时候是作为一种时尚品或者奢侈品，这就要求手表产品在造型 设计或者功能方面更具有创意和新意，这就要求设计人员借鉴以往的成功 的设计产品。因此有效利用企业现有的设计资源，最大限度地对已有的知 识、经验、资源进行重用是非常有必要的。 1 1 2 产品设计重用技术概述 随着全球市场竞争的加剧，企业面临着越来越大的压力。如何在尽可 能短的时间内，设计生成出综合性能较高的产品来提高市场竞争力，已成 为左右企业生存和发展的关键问题。 但在目前企业的产品设计过程中却存在着大量的重复劳动，一方面来 自标准件和外购件、通用件和相似件的重复设计，另一方面来自产品设计 ( 概念设计、结构设计、详细设计) 及围绕该产品的各种工作的重复。据 统计，在产品开发项目的类型中，三种产品设计类型( 变型设计、适应性 设计和创新设计) 中的变型设计、适应性设计占产品开发工作的9 0 以上， 也就是说，产品设计丌发人员常常在现有设计的基础上进行产品设计。， 产品设计重用技术建立在利用计算机完成产品设计开发过程构想的基 础上，它以计算机技术和智能化技术为基础，集可重用信息建模技术、数 据库检索技术、可重用信息获取技术和数据仓库管理技术为一体，使新产 品的开发转变为重用已有的设计成果并进行变型调整的结合体，从而提高 产品在时间、质量、成本、服务环境等多目标中的决策水平，达到全局优 化和一次性开发成功的目的1 。 重用理论最早由d m c l l r o y 等于2 0 世际6 0 年代提出，并成功用于软 件重用。重用理论在机械设计领域的研究和应用还处于起步阶段。 研究表明，7 5 的设计活动是基于实例的设计，新产品开发中约4 0 的设计工作是重用过去的部件设计，约4 0 是对已有设计稍作修改，而只 有约2 0 是全新设计。因此，当面临新的设计任务时，设计人员应考虑以 前有无相关设计经验或设计实例，并参照己有设计经验或实例进行新产品 设计。该过程被称为设计重用过程。设计重用过程由产品设计中设计人员 的不自觉行为表现出来，可抽象表示为图1 。1 所示的过程。 广东工业大学硕士学位论文 i 设计意图 弋7 一 设计结果 个个7 图卜l 设计重用在产品设计中示意图 f i gl - lt h es c h e m a t i co fd e s i g nr e u s ei np r o d u c td e s i g n 1 1 3 手表产品重用设计技术概述 目前我国手表行业的新产品设计主要工作集中在手表产品造型设计、 外观零件设计等方面，而在这些设计过程中，大部分设计都是类似的。手 表产品设计师及工程设计人员在设计过程中，要考虑到以前是否有类似产 品的设计实例或者设计经验，如果存在这样的经验或实例，在设计过程中 就可以参照已有的设计经验或实例，来进行新的设计，从而可以提高设计 的效率，减少大量的重复劳动，可以提高设计的产品质量，增加产品的创 新性，从而可以使企业在市场竞争中取得更大的优势。 目前设计重用的发展仍然缺乏系统的理论和方法，具体到产品设计可 雨用技术，可以归纳为以下四个方面：1 ) 可重用信息建模技术；产品模型 是随着现代工业的发展和计算机技术的应用而逐步发展起来的，经过十九 世纪中期从手工制作到工业生产的过渡，直到本世纪5 0 年代，产品定义的 表达方式主要有：自然语言描述、徒手草图、工程图、实体模型以及物理 模型等。到了6 0 年代初之后，随着c a d 、c a m 的发展，相继出现了二维 模型、三维线框模型、表面模型、g t 代码、实体模型，以及后来出现的特 征模型，集成产品信息模型等”1 。产品信息建模是计算机应用于产品设计 技术中的核心内容，在产品可重用设计的研究中，产品设计信息建模方法 的灵活性与高效性直接关系到设计重用系统的应用和发展。2 ) 可重用信息 获取技术；目前，可重用产品设计信息的获取方法主要有两种：一种是离 线式，另外一种是在线式。在离线式产品设计信息的获取技术的相关研究 4 第一章绪论 中，基于工程图样的扫描输入和识别、工程图样理解( 三维重建) 、离线式 参数化等都是典型的研究实例，此外，如特征识别、设计过程重建、设计 历史重建等方面的研究也是离线式产品信息获取技术研究的扩展。离线式 产品信息获取的研究对象就是已有的产品设计知识，在线式产品信息获取 技术研究基本上集中于产品信息建模方面。3 ) 可重用信息检索技术：设计 检索的目的是在已有的产品设计中，找到能够满足设计需求的设计方案。 关于设计检索技术的研究，主要集中在索引的建立、基于实例推理、基于 神经网络的检索三个方向。其中基于实例的设计方法是指在以前成功设计 的实例库中搜索与用户需求的设计目标特征最相匹配的一个设计实例的过 程。4 ) 可重用管理和组织技术。产品设计资源管理是项建立在p d m 、 设计原理获取、知识库技术之上的一种全新的设计资源管理技术，是极大 限度的对已有的设计资源的重用。 本文结合手表产品设计实际需求运用重用信息建模技术来建立手表产 品设计的重用模型，并利用重用信息获取技术、重用信息检索技术等多种 重用技术来实现手表产品设计资源的重用。譬 。 1 2 国内外产品设计重用技术的研究现状 设计重用的概念最早是根据软件设计的思想而提出，应用在产品设计 中还处在发展阶段。但是在2 0 世纪五六十年代，设计重用的研究随着零件 分类系统的建立而发展起来的，零件分类系统的建立鼓励设计人员更多地 重用已有的产品设计。 p a h l 和b e i t z 将产品设计分为三种设计形式，即变型设计、适应性设 计和创新性设计。据估计9 0 的设计为变型设计或自适应设计，这意味着 大多数的设计工作可重用以前的产品设计知识，新产品开发中完全重用现 有的或供应商提供的零部件占4 0 ，修改后重用的零部件占4 0 ，完全全 新设计的零部件仅占2 0 ，由此可见设计重用在新产品丌发中的重要作用 i3 1 o 到了2 0 世纪末，设计重用的研究逐渐形成了高潮。在l9 9 8 年6 月， 英国b r u n e l 大学举行了9 8 工程设计会议，设计重用成为当时的大会主题， 标志着设计重用研究达到了一个阶段性的高潮。在此会议的基础上， s s i v a l o g a n a t h a n 和t m m s h a h i n 将有关设计重用的研究划分为七类，并 广东工业大学硕士学位论文 且指出设计重用将成为一种系统化的设计工具1 。 ( 1 ) 产品创新开发； ( 2 ) 设计重用的认知研究； ( 3 ) 设计霞用的计算机建模； ( 4 ) 标准零部件的使用： ( 5 ) 设计重用方法及工具； ( 6 ) 设计重用系统； ( 7 ) 设计重用可能带来的问题。 d u f f y 等提出了设计重用的过程模型，该模型包括六个知识部件和三 个主要过程。六个知识部件是：领域知识、领域模型、重用库、设计需求、 进化的设计模型、完整设计模型；三个主要过程是：基于重用的设计、面 向重用的设计及领域探索。d uf f y 的设计重用过程模型用六个知识部件和 三个主要过程的交互作用描述了设计重用的整个过程，构成了知识进化循 环。 知识的建模和重用是设计重用的重要方面，到目前为止共提出了三种 戋i j 谚 建模方法：基于实例的推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，c b r ) ，基于模型 的推理( m o d e l b a s e dr e a s o n i n g ，m b r ) 和计划重用( p l a nr e u s e ) 。其中实例 表示具体的知识，模型表示通用的知识，而计划重用是主动重用。 s h a h i n 研究基于设计功能分配的设计重用系统，该重用系统模型支持 设计人员在不同设计阶段重用过去产品设计知识 1 。 f i n g e r 详细研究了设计过程，即设计者在设计过程中想要什么以及他 们怎样使用过去的信息。设计者可能根据功能、行为、形状甚至环境来检 索已有的设计，但还没有针对这些属性的形式化表达。f i n g e r 的研究表明， 目前c a d 工具对支持设计重用的作用是非常有限的，要开发支持设计重用 的计算机环境，必须研究产品信息资源的计算机表示1 。 王昕，熊光楞等就产品的设计历史建模进行了研究，通过与产品数据 管理系统的集成，有效弥补了现有产品数据管理系统功能的不足，并为设 计历史建模以及利用没计历史支持设计回溯和设计重用提供了良好的基础 和环境。王听和熊光楞提出了集成的设计原理模型，系统提供智能信息检 索、自释模拟示范、基于约束网络的相关检查、多属性决策支持的功能。 6 第一章绪论 王克明、熊光楞等分析了协同设计中产品模型信息传递技术存在的问题， 提出了基于产品特征信息重用的设计仿真协同技术1 。 浙江大学机械系工程及计算机图形学研究所的张树有、谭建荣和陆幽 栋就可重用设计的产品设计和进化进行了研究，提出了基于多角度的已有 产品设计信息的协同理解，基于进化的产品设计信息的异构映射、基于网 络的产品设计信息共享等方法，较好地满足了可重用已有产品设计信息快 速设计与进化的要求。同时，工程及计算机图形学研究所在工程信息获取、 工程信息重建、设计过程和设计历程p 1 。 史建模对设计知识重用等方面也进行了大量研究。祁国宁、顾新建、 苏宝华等就大规模定制下产品建模技术进行了研究，其中余军合、祁国宁 和吴昭同对基于零件库标准的产品信息建模技术进行了研究0 1 。 王玉、邢渊和阮雪榆研究了机械产品的重用策略，给出了机械产品设 计重用层次与设计重用空间的概念，总结概括了设计重用的使能技术，即 c a d 技术、人工智能技术和w e b 技术，并且给出了基于这螳使能技术的设 计重用框1 。，扛。 1 3 课题研究意义及来源 我国手表行业是一个传统的、现代化程度不高的行业，现在的j 三要设 计集中在手表产品造型设计及外观件设计上，在整个产品的设计过程中， 存在着大量的重复设计，造成新产品开发周期长，效率低下，创新性不够， 因此通过对手表产品设计重用技术的研究，其成果可以有效提高设计重用 度以减少重复劳动，实行快速创新设计是十分有必要的。 产品设计重用技术建立在利用计算机完成产品设计开发过程构想的基 础上，它以计算机技术和智能化技术为基础，集可霞用信息建模技术、数 据库检索技术、可重用信息获取技术和数据仓库管理技术为一体，使新产 品的开发转变为重用已有的设计成果并进行变型调整的结合体，从而提高 产品在时间、质量、成本、服务环境等多目标中的决策水平，达到全周优 化和一次性开发成功的目的。因此产品设计重用技术越来越受到企业广泛 的重视，并成为当前制造业的研究热点。 本课题结合手表企业实际需求，探讨了手表产品设计可重用技术，将 重用技术应用从软件重用转移到应用于工程实践中，结合手表企业实际设 广东工业大学硕士学位论文 计需求，结合各种开发工具开发出手表产品设计重用系统来提高企业设计 效率，质量，提高产品的创新性，减少设计过程中的大量重复劳动，研究 具自。定的创