家具產品協(xié)同定制數(shù)字化設計關鍵技術研究

1、家具產品協(xié)同定制數(shù)字化設計關鍵技術研究 務 勺 出家具產品協(xié)同定制數(shù)字化設計關鍵技術研究郁舒蘭,吳智慧 . . .南京林業(yè)大學家具與工業(yè)設計學院,南京摘 要:快速響應當今變化多端的市場需求,實現(xiàn)協(xié)同定制數(shù)字化設計制造與管理是家具制造業(yè)發(fā)展的方向。本文在對家具產品協(xié)同定制設計需求分析的基礎上,建立了面向家具產品協(xié)同定制工作的體系結構,并研究了協(xié)同環(huán)境下實現(xiàn)家具產品數(shù)字化設計所涉及的基于模塊化和基于可調節(jié)因子的產品數(shù)據(jù)模型建立、基于網絡的數(shù)字化設計功能組件以及協(xié)同環(huán)境支持工具等關鍵技術。最后分析開發(fā)一個面向櫥柜類家具行業(yè)的數(shù)字化設計和制造的原型系統(tǒng)的可行性。關鍵詞:協(xié)同工作;定制;數(shù)字化;家具中圖

2、分類號:文獻標識碼: 文章編號: ? 下 : . / . .下 .引言 家具產品協(xié)同設計與制造的需求分析隨著國內經濟的高速發(fā)展,人們生活水平日中國已成為全球重要的家具生產基地和出口益提高和居住條件的改善,家具產品的更新周期基地,培養(yǎng)和吸引了大批的家具研發(fā)技術人員和制造從業(yè)人員,形成了較為完善的家具設計制造 越來越短,而其功能的多樣性和特殊性的要求越加工產業(yè)鏈。但中國家具制造業(yè)雖然已形成較大 來越高,家具產品的設計與制造的需求也相應地規(guī)模,卻多以勞動密集型產品為主,不少企業(yè)引 發(fā)生了變化,主要表現(xiàn)為以下幾個方面:入了、技術和設備,但由于產品信息管實現(xiàn)從量變到質變需求家具與家居行業(yè)作為與國民經濟建

3、設和人民理手段和方式的相對落后,無法實現(xiàn)信息的高度集成和共享,在產品的設計、制造、管理、服務 生活需要密切相關的“常青產業(yè)”。未來 . 年,在國際和國內市場需求旺盛、國際家具產業(yè)轉移等各個流程和世界先進水平相比尚有較大差距。家具產品是客戶化要求非常高的產品,產品 的背景下,中國家具將進入第二個高速發(fā)展期,創(chuàng)新能力是家具企業(yè)的生命。創(chuàng)新性與客戶化的 這個時期主要不是以量的擴張為主,而是以質的家具家居產品設計也需要專家、伙伴企業(yè)或客戶 提高為主,其工業(yè)素質的提升和制造技術的刨的親自參與。面對動態(tài)多變、創(chuàng)新資源分散化和 新,傳統(tǒng)家具行業(yè)的改造、升級與轉型,各家具社會化等特點,有效的協(xié)同工作機制、模式

4、及軟 企業(yè)都面臨著產品升級換代的壓力,渴望可以通件支撐成為解決問題的關鍵。 過設計創(chuàng)新和敏捷制造使產品賣點清晰并取得更近年來,眾多學者對協(xié)同定制數(shù)字化設計與 大的市場份額。實現(xiàn)大規(guī)模定制需求制造的關鍵技術從多方面進行了研究,取得了一隨著國內房價的一路走高,消費者既希望購些成果。綜合分析目前該領域的研究成果,還存置的家具能彰顯文化品位,更希望家具能充分利在沒有真正意義上的與家具行業(yè)和企業(yè)融合等問題。因此,本文以家具產品為研究對象,重點研 用空間以節(jié)省或拓展住房面積,希望住房里有梁究異地協(xié)同工作技術、數(shù)字化設計與制造技術、 有柱和邊界不周正的地方能充分利用,儲存空間產品數(shù)據(jù)管理技術等,為家具行業(yè)進

5、行規(guī)?；?設計合理。對消費者日益擴大的多樣化、個性化需求,需要采用先進的產品開發(fā)模式,按訂單柔制敏捷制造模式研發(fā)提供技術基礎。收稿日期: ?基金項目:國家 項目叭 ;江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃 蘇教研號作者簡介:郁舒蘭 一 ,女,副教授,在職博士生,研究方向為與人們居住生活密切相關的家具家居產品設計?！?】 第卷 第期? 下匐性生產的設計制造生產能力。品組成的產品族;在產品族模型的基礎上,利用現(xiàn)有的定制設計系統(tǒng)都是對已有產品進行參 網絡技術和信息技術,根據(jù)客戶的具體需求來快數(shù)選擇或模塊組合,并不能真正滿足客戶的個性 速生成定制產品,并對定制產品的成本和合理性化需求。顧客只能根據(jù)現(xiàn)有的信

6、息選擇現(xiàn)有的產 進行評價。并將網上定制系統(tǒng)與、相品,不能體現(xiàn)面向大規(guī)模定制的產品定制設計特 結合,實現(xiàn)技術上的功能集成和管理上的職能集點。大多數(shù)系統(tǒng)沒有對產品參數(shù)進行合理的約束 成。協(xié)同定制設計系統(tǒng)主要由三部分構成:數(shù)字化產品族模型的建立、定制產品的生成和定制產和判斷,因此定制結果不一定合理。系統(tǒng)沒有給品的成本估算 。出定制產品是否合理的提示信息。并且現(xiàn)有定制基于模塊化和基于可調節(jié)因子的產品族設計系統(tǒng)一般為單向信息流動,只是顧客提交定制信方法相結合,對協(xié)同定制家具產品設計實現(xiàn)技術息給系統(tǒng),沒有系統(tǒng)信息實時反饋給顧客,從而進行全面的研究,使顧客真正參與到產品的設缺乏顧客與企業(yè)之間的信息交流。包括

7、顧客對產計中,充分體現(xiàn)顧客在購買過程中由 “被動接品需求、定制產品的更改、產品訂單狀態(tài)等信息受”到 “主動選擇”地位的轉變。在此基礎上開的傳遞。大多數(shù)定制系統(tǒng)在顧客完成定制后,提發(fā)的定制設計系統(tǒng)能夠在顧客提交定制產品時對供給顧客的只是簡單的產品參數(shù)選擇列表信息,產品的合理性做出判斷,并結合原有產品實例對或者是簡單的二維圖片信息,沒有提供定制產品新定制的產品進行推理設計,將最終設計結果以的詳細信息 包括產品的三維模型信息、產品訂 形式展現(xiàn),更加形象直觀地實現(xiàn)真正意義單信息、產品價格信息等 ,從而造成顧客對定的網上定制設計。制產品的信息模糊不清。實現(xiàn)設計制造數(shù)字化需求實現(xiàn)家具產品協(xié)同定制數(shù)字化設計

8、家具企業(yè)中各種信息 如圖形、數(shù)據(jù)、知的關鍵技術識、技能等 均以數(shù)字化的形式表示,并通過網. 協(xié)同環(huán)境下的定制設計系統(tǒng)絡在企業(yè)內部、企業(yè)之間、企業(yè)和經銷商間傳遞,向客戶提供與設計人員交流的手段和場所,且在虛擬現(xiàn)實、快速原型、數(shù)據(jù)庫等多種數(shù)字化技包括電子郵件、共享白板、同步瀏覽、視頻會議術的支持下,迅速協(xié)同設計并制造出相應的產品,和遠程控制等各種協(xié)同工具;向各階段工程設計實現(xiàn)生產過程的快速重組與對市場的快速響應。人員提供系統(tǒng)設計所需的協(xié)同及管理工具。為支面向產品全生命周期需求持多方設計群體的協(xié)同工作,系統(tǒng)須提供網絡通家具產品生命周期包括市場調研、設計、制信、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)管理、操作協(xié)調與沖突仲裁造

9、、銷售、維護服務等。為避免差錯和減少返等基本功能。工,在產品開發(fā)階段必須全面考慮產品生命周基于產品族零部件和產品結構的相似性、通期各階段的要求,對產品設計制造過程中的各用性,利用標準化模塊化等方法降低產品的內部個版本進行存儲,合理進行家具產品結構與配多樣性。建立產品族模型所需的質量功能配置、置管理”。相容決策支持問題、表和事物特性表等技協(xié)同工作環(huán)境的需求術;實現(xiàn)定制產品的基于實例的推理技術、變型家具產品的定制是一個較為復雜的過程,需設計、參數(shù)化技術;實現(xiàn)成本估算的特征提要多領域人員的參與。客戶、設計師、拆單員、取等。增加顧客可感知的外部多樣性,通過產品管理者等一個群體為了能夠有效地進行協(xié)作,必

10、和過程重組將產品定制生產轉化或部分轉化為零須有一個協(xié)同工作機制,進行項目管理、任務規(guī)部件的批量生產,從而迅速向顧客提供低成本、劃、進度監(jiān)控等過程管理的工作。高質量的定制產品。家具產品協(xié)同定制數(shù)字化設計體系. 基于的數(shù)字化設計技術的體系結構 數(shù)字化產品建模過程針對家具中某一范圍內的產品,根據(jù)現(xiàn)有的 按照數(shù)字化設計的要求,把家具設計過程中和未來的可預測得客戶需求,建立由該類相似產 積累的知識進行收集、提取、整理和存儲,以方第 卷 第 下、 勺秒匕設計參數(shù)的遠程傳遞。便新產品的開發(fā)?；谥R的家具數(shù)字化設計建模是在設計需求分析的基礎上,檢索設計知識. 家具產品協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字化設計支撐工具字典目錄,查找

11、家具產品模型庫,如果存在知識. . 協(xié)同推理工具重用模型,對其進行變異設計,生成知識進化模組件中開發(fā)的產品零部件設計模板有許多,型,并重新添加到模型庫中,如果沒有可參考的是提供給設計者進行設計復用的,如何使設計者模型,則進行全新設計,形成新的模型,最終的正確地使用這些模板進行快速設計,即針對給設計模型就成為數(shù)字化快速設計模型。定的新需求,系統(tǒng)如何自動地分析與推理,尋找. 知識粒度與知識鏈合適的相似設計模板,供設計者修改或借鑒,完板式家具、櫥柜、辦公家具、實木/軟體家成新品開發(fā),這是家具產品數(shù)字化設計中必須解具、商場家具/家具配套產品將家具中方材設計知決的關鍵問題。為此,選用一種基于規(guī)則和實例識

12、、板件設計知識、木框設計知識、箱框設計知的協(xié)同推理技術 ? ,識和五金配件知識等不同粒度的知識根據(jù)家具設計來求解家具產品創(chuàng)新設計;為體現(xiàn)設計者對設計的需求以一定的邏輯方式銜接起來,形成一條知識知識的應用情況,選用面向對象的知識表達方法供應鏈以供給處于不同地域的多領域人員使用。? . . 家具產品編碼來描述家具產品的設計知識;根據(jù)產品、部件、由于家具產品種類繁多,且結構層次分明,零件相似設計不同層次的需要進行相似度量。涉及的知識面廣,所以用成組技術,對結構相. . 模糊綜合評價工具似、功能相似、工藝相似的家具產品進行分類編對于某個家具產品設計任務,不同的設計者碼,以便在設計過程中對不同類別的家具

13、、不同往往會提供不同的設計方案,究竟采用哪一種設種類、不同層次的零部件采用相應的知識或知識計方案,需要多領域專家共同決策。在對設計方案鏈進行智能設計,并將成功的設計結果按編碼存進行評價時,有些評價指標很難進行定量分析,因儲在對應的實例庫中。對于產品層次編碼,系統(tǒng)此需要采用模糊綜合評價法來裁定設計結果。按照產品族部件族和零件族的層次建立相應的編. 網絡支撐技術碼以方便實例檢索;而對于零件族編碼,產品零分布對象技術已成為建立應用框架和軟構件的件族編碼比產品族部件族要表達的內容多,描述核心技術,系統(tǒng)采用/分布式組件對象模型,零件的特征復雜,需要兼顧成組編碼法中串式和開發(fā)控件,嵌入 頁面中供用戶使用。

14、并式兩種模式,建立柔性化、可擴充的鏈式結構. / /集成數(shù)據(jù)管理技術零件編碼表達模型。 / /的協(xié)同工作中,往往 知識工程與的全面融合存在產品信息關聯(lián)差,信息表達不充分等問題,全面融合的模式在遵守協(xié)約的協(xié)同工作平臺為此采用 產品模型數(shù)據(jù)交換標準, 規(guī)上通過數(shù)據(jù)接和動態(tài)資源庫連接實現(xiàn)知識的“無定了產品設計制造等全生命周期中所包含的各種界”交互,保持協(xié)同工作中實例庫、數(shù)據(jù)庫、規(guī)信息,為各領域的協(xié)同工作提供了產品數(shù)據(jù)交換則庫等動態(tài)資源的實時更新,實現(xiàn)協(xié)同工作平臺和共享的基礎。系統(tǒng)建立在基于特征的協(xié)同設計的數(shù)據(jù)共享。與制造過程中,如設計特征、制造特征、形狀特. 。 基于知識復用的組件設計征、材料特征、工藝特征、協(xié)作管理特征等。知識復用的形態(tài)核心是組件和基于組件的開櫥柜類家具產品協(xié)同定制數(shù)字化設發(fā)。家具設計組件有零件級組件,也有裝配級組件,這些組件的應用一