先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)課件

先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

華北電力大學(xué)戴慶輝

先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展華北電力大學(xué)1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念1.1設(shè)計(jì)技術(shù)所屬的學(xué)科1.2設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系2設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過程2.1五個(gè)階段2.2三大類型3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1設(shè)計(jì)過程的智能化

3.2設(shè)計(jì)信息的集成化3.3設(shè)計(jì)方式的并行化

3.4設(shè)計(jì)對(duì)象的綠色化

4結(jié)論先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念21先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念

1.1設(shè)計(jì)技術(shù)所屬的學(xué)科t1圖1國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)機(jī)械工程學(xué)科評(píng)議組的劃分機(jī)械學(xué)計(jì)算機(jī)圖學(xué)（原機(jī)械制圖）機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械動(dòng)力學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度摩擦學(xué)機(jī)器人學(xué)振動(dòng)沖擊噪聲機(jī)械工程機(jī)械制造1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念

1.1設(shè)計(jì)技術(shù)所屬的學(xué)科t1圖13t2圖2國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)劃分的一、二、三級(jí)學(xué)科機(jī)械學(xué)1機(jī)構(gòu)學(xué)2傳動(dòng)機(jī)械學(xué)3機(jī)械振動(dòng)學(xué)4機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)5摩擦學(xué)6機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)7機(jī)器人機(jī)械學(xué)機(jī)械制造1金屬材料學(xué)2無機(jī)非金屬材料3有機(jī)高分子材料4冶金與礦業(yè)5機(jī)械工程6工程熱物理與能源利用7電工8建筑環(huán)境與結(jié)構(gòu)工程9水利工程與材料科學(xué)部1材料成形工藝與設(shè)備2機(jī)械制造工藝與設(shè)備3機(jī)械制造自動(dòng)化4機(jī)械測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)5其它t2圖2國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)劃分的一、二、三級(jí)學(xué)4t3圖5機(jī)械工程主干學(xué)科與主要相關(guān)學(xué)科的關(guān)系示意圖機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)機(jī)械制造工程學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)工業(yè)工程學(xué)力學(xué)材料學(xué)t3圖5機(jī)械工程主干學(xué)科與主要相關(guān)學(xué)科的關(guān)系示意圖機(jī)械51.2設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.2.1的概念設(shè)計(jì)是人們將指定的任務(wù)預(yù)先轉(zhuǎn)化為滿足要求的信息的一種活動(dòng)。信息的表達(dá)形式有圖形、文字、數(shù)據(jù)、符號(hào)等。圖表7人們?cè)诓煌臍v史階段對(duì)“設(shè)計(jì)”的理解歷史階段對(duì)技術(shù)的理解20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)是（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的）計(jì)算和繪圖。70年代設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)。80年代設(shè)計(jì)過程延伸到制造和銷售。90年代設(shè)計(jì)過程貫串于產(chǎn)品的生命周期。21世紀(jì)設(shè)計(jì)目的是創(chuàng)造一個(gè)用戶滿意的成果。1.2設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.2.1的概念61.2.2技術(shù)的概念技術(shù)泛指人類在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)過程中認(rèn)識(shí)和改造自然所積累起來的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技能的總和。這里應(yīng)包含三個(gè)層次：a.根據(jù)自然科學(xué)原理和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展成的各種工藝流程、加工方法、勞動(dòng)技能和訣竅等；b.將這些流程、方法和技能和訣竅等付諸實(shí)現(xiàn)的相應(yīng)的生產(chǎn)工具和其他物質(zhì)裝備；c.適應(yīng)現(xiàn)代勞動(dòng)分工和生產(chǎn)規(guī)模等要求的對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中所有資源（包括人、財(cái)、物）進(jìn)行有效組織與管理的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與方法。1.2.2技術(shù)的概念技術(shù)泛指人類在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)過7圖表8人們?cè)诓煌臍v史階段對(duì)技術(shù)的理解歷史階段對(duì)技術(shù)的理解17世紀(jì)technology第一次出現(xiàn)在英文中，僅被用來討論藝術(shù)應(yīng)用←1760是指經(jīng)過熟練(實(shí)踐)而獲得的經(jīng)驗(yàn)、技能和技藝。1760→是為某一目的共同協(xié)作組成的各種工具和規(guī)則的體系。60年代是解決社會(huì)生產(chǎn)體系中的勞動(dòng)手段。70年代是勞動(dòng)工具、勞動(dòng)對(duì)象與勞動(dòng)者的勞動(dòng)技能的總稱。80年代泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能。90年代①是人類在改造世界過程中采用的手段和方法。②是硬件與軟件的統(tǒng)一，是人的因素(知識(shí)、能力)與物化因素(工具、裝備)的統(tǒng)一③技術(shù)的本質(zhì)是知識(shí)和信息。圖表8人們?cè)诓煌臍v史階段對(duì)技術(shù)的理解81.2.3什么是設(shè)計(jì)技術(shù)?設(shè)計(jì)技術(shù)(DesignTechnology)是指人們?cè)跒楣こ烫峁M足要求的信息活動(dòng)中所形成的作業(yè)程序、方法和技能，以及采用的工具和設(shè)備。設(shè)計(jì)本身是一項(xiàng)涉及多種學(xué)科、多種技術(shù)的交叉工程。設(shè)計(jì)技術(shù)是縱向與橫向多門學(xué)科知識(shí)的交叉。1.2.3什么是設(shè)計(jì)技術(shù)?設(shè)計(jì)技術(shù)(DesignTec9T政治↑社會(huì)學(xué)、心理學(xué)↑經(jīng)濟(jì)學(xué)↑自然科學(xué)←工程科學(xué)←設(shè)計(jì)技術(shù)→工程技術(shù)→生產(chǎn)（工程設(shè)計(jì)）↓工業(yè)設(shè)計(jì)↓藝術(shù)設(shè)計(jì)↓藝術(shù)圖7設(shè)計(jì)技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系T10☆一項(xiàng)工程的整個(gè)過程也是一項(xiàng)設(shè)計(jì)需要考慮的全部過程。設(shè)計(jì)不能代替工程的其余階段，但先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)措施必須貫串于工程的各個(gè)階段。如圖所示。圖9產(chǎn)品生命周期各階段的定性表示產(chǎn)品研究產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品測(cè)試產(chǎn)品制造產(chǎn)品銷售產(chǎn)品使用產(chǎn)品報(bào)廢產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品市場(chǎng)產(chǎn)品形成產(chǎn)品處理☆一項(xiàng)工程的整個(gè)過程也是一項(xiàng)設(shè)計(jì)需要考慮的全部過程。設(shè)計(jì)不能111.3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)

1.3.1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)是指融合最新科技成果，適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)需求變化的，高級(jí)水平的各種設(shè)計(jì)手段。它包括３個(gè)方面。設(shè)計(jì)硬件：計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備（I/O設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、繪圖機(jī)、觸覺系統(tǒng)和聽覺系統(tǒng)等），網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境等。設(shè)計(jì)軟件：各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，用于設(shè)計(jì)開發(fā)的工作平臺(tái)和通用程序（操作系統(tǒng)，各種標(biāo)準(zhǔn)和支撐軟件等），網(wǎng)絡(luò)通信軟件，幫助設(shè)計(jì)人員去完成各種設(shè)計(jì)任務(wù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件等。設(shè)計(jì)人員：與設(shè)計(jì)的軟硬件一起組成能協(xié)同完成設(shè)計(jì)任務(wù)的人機(jī)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)體現(xiàn)在掌握最新科技知識(shí)和運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具的能力上。1.3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.3.1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)121.3.2先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的“先進(jìn)”，是指在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，由于融入新的科技成果，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的成果，從而使產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、效率、成本、環(huán)保、交貨時(shí)間等方面，達(dá)到明顯高于現(xiàn)有產(chǎn)品，甚至創(chuàng)新的水平。(1)效益指既快又好地為機(jī)械制造系統(tǒng)提供信息。(2)相對(duì)指以立足國(guó)情能否提高競(jìng)爭(zhēng)力來確定我國(guó)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念。(3)動(dòng)態(tài)指“先進(jìn)”的概念要隨國(guó)內(nèi)外技術(shù)進(jìn)步大環(huán)境的變化進(jìn)行修改。(4)面廣指先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)面對(duì)的不僅是機(jī)械制造業(yè)，因?yàn)槠溲芯块_發(fā)項(xiàng)目都是由市場(chǎng)需求啟動(dòng)的?？梢哉f，目前采用的設(shè)計(jì)技術(shù)一般是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)或現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)。1.3.2先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)13隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)普及和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新、市場(chǎng)營(yíng)銷和服務(wù)的增值作用明顯提高，知識(shí)和信息已經(jīng)成為重要的生產(chǎn)要素，制造業(yè)已成為物質(zhì)和知識(shí)同時(shí)加工的產(chǎn)業(yè)，這種變化趨勢(shì)正在加劇。見圖10。

T圖10信息和知識(shí)將是最重要的生產(chǎn)要素產(chǎn)品開發(fā)營(yíng)銷服務(wù)加工制造增值比例產(chǎn)品的生命周期（a）20世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)品開發(fā)營(yíng)銷服務(wù)加工制造增值比例產(chǎn)品的生命周期（b）21世紀(jì)的制造業(yè)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)普及和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新、141.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系

從目前機(jī)械工程的設(shè)計(jì)與制造這兩個(gè)二級(jí)學(xué)科的研究范圍來看,設(shè)計(jì)與制造都有大、小之分?！按笾圃臁笔侵复罅啃袠I(yè)的產(chǎn)品生命周期全過程,即將原材料轉(zhuǎn)化為可用產(chǎn)品的全部行為過程，包括需求的形成、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、加工與裝配、測(cè)試、改進(jìn)等環(huán)節(jié)?！靶≈圃臁笔侵府a(chǎn)品的機(jī)械加工過程。制造技術(shù)解決機(jī)械零件成形、加工與裝配的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系問題。

1.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系從目前機(jī)械工151.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系

“大設(shè)計(jì)”是指對(duì)事物發(fā)展過程的安排，包括發(fā)展的方向、程序、細(xì)節(jié)及達(dá)到的目標(biāo)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程貫串于產(chǎn)品的生命周期。

“小設(shè)計(jì)”是指從明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)到編制技術(shù)文件的工作過程。設(shè)計(jì)技術(shù)解決機(jī)械產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系問題。按傳統(tǒng)觀念，一般說來，設(shè)計(jì)是根據(jù)要求預(yù)先制定方案、圖樣等，這是“小設(shè)計(jì)”；制造是把原材料加工成為可供使用的物品，這是“小制造”。把“機(jī)械學(xué)”和“機(jī)械制造”分為不同的學(xué)科，在學(xué)術(shù)界早已形成共識(shí)。當(dāng)劃分學(xué)科時(shí)，明確區(qū)分設(shè)計(jì)和制造，有利于研究學(xué)科發(fā)展。鑒于設(shè)計(jì)和制造都是產(chǎn)品全壽命過程中的基本階段，可確認(rèn)二者是并列關(guān)系，而不是從屬關(guān)系。1.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系“大設(shè)計(jì)”16論點(diǎn)：先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵是先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。⑴并行工程CEConcurrentEngineering→并行設(shè)計(jì)CD。其關(guān)鍵技術(shù)：①計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)：CAX—ComputerAidedX，如CAD、CAE、CAPP、CAM②面向X的設(shè)計(jì)：DFX—DesignForX，或?yàn)閄而設(shè)計(jì)，

如：DFC、DFD、DFM、DFA、DFE、DFQ、DFS。Cost、Diagnosis、Manufacturing、Assembly、Environment、Quality、Service成本、診斷、制造、裝配、

環(huán)境、質(zhì)量、服務(wù)③產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理：PDM—ProductDataManagement，是對(duì)工程數(shù)據(jù)管理、文檔管理、產(chǎn)品信息管理、技術(shù)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)信息管理、圖像管理等信息管理技術(shù)的一種概括與總稱。④大批量定制設(shè)計(jì)：DFMC—DesignforMassCustomization⑵虛擬制造VM—VirtualManufacturing→虛擬設(shè)計(jì)VD。⑶智能制造IM—IntelligentManufacturing→智能設(shè)計(jì)ID⑷敏捷制造AM—AgileManufacturing→快速設(shè)計(jì)RD—RapidDesign敏捷性的3個(gè)要求：RRS—可重組Reconfigurable、可重用Reusable、可縮放Scalable。⑸綠色制造GM—GreenManufacturing→綠色設(shè)計(jì)GD⑹企業(yè)過程重組BPR—BusinessProcessRe-engineering→可重組制造系統(tǒng)RMS—ReconfigurableManufacturingSystem→可重組設(shè)計(jì)RD—ReconfigurableDesign

論點(diǎn)：先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵是先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。172設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過程

2.1設(shè)計(jì)技術(shù)五個(gè)階段表1

發(fā)展階段1直覺設(shè)計(jì)(←1600)萌芽期2經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1600～1847)醞釀期3半理論設(shè)計(jì)(1847～1946)成長(zhǎng)期4半自動(dòng)設(shè)計(jì)(1946～1989)成形期5自動(dòng)化設(shè)計(jì)(1990→)成熟期標(biāo)志事件簡(jiǎn)單機(jī)械數(shù)學(xué)與力學(xué)結(jié)合1847年英國(guó)IME成立1946年計(jì)算機(jī)問世;1970年CAD推出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展;1990年IIICAD系統(tǒng)生產(chǎn)方式勞動(dòng)分散型勞動(dòng)密集型設(shè)備密集型信息密集型知識(shí)密集型設(shè)計(jì)特征個(gè)體手工個(gè)體手工群體手工個(gè)體采用CA群體采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具紙、筆、算盤圖紙、筆、繪圖尺手冊(cè)、計(jì)算尺、圖板、丁字尺、繪圖儀電子計(jì)算器、CAD系統(tǒng)ICAD系統(tǒng)，IICAD系統(tǒng)，IIICAD系統(tǒng)2設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過程

2.1設(shè)計(jì)技術(shù)五個(gè)階段表1182.2設(shè)計(jì)技術(shù)三大類型表2B類型傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用情況沿襲下來通常使用的初級(jí)水平的設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代推廣應(yīng)用的中級(jí)水平的設(shè)計(jì)技術(shù)正在研究并開始試用的高級(jí)水平的設(shè)計(jì)技術(shù)基本特征個(gè)體手工，類比，試湊，經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公式，有極大的局限性。設(shè)計(jì)工作周期長(zhǎng)，效率低。設(shè)計(jì)理論主要是揭示設(shè)計(jì)對(duì)象(專業(yè)產(chǎn)品)的內(nèi)在機(jī)理，未能將設(shè)計(jì)本身作為一門學(xué)科來研究。對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象和設(shè)計(jì)過程的認(rèn)識(shí)從特性上升到共性。研究創(chuàng)造與設(shè)計(jì)思維過程本身的規(guī)律，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則涉及的領(lǐng)域拓寬：強(qiáng)度、摩擦學(xué)、可靠性、造型。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算和繪圖實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但大量非圖形的特征尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。把對(duì)象置于“人-機(jī)-環(huán)境”大系統(tǒng)中，不盲目追求自動(dòng)化。屏幕上的三維圖形可以直接與人腦中的構(gòu)思接軌。幾乎在產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程內(nèi)都引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代科技成果。將會(huì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中各計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)間的集成。具體方法人工設(shè)計(jì)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)法，類比設(shè)計(jì)，……CAD、ICAD、系統(tǒng)化，優(yōu)化，可靠性，模塊化，價(jià)值，摩擦學(xué)，有限元，相似，宜人性，造型，防腐蝕，蠕變，失效分析、疲勞，斷裂，仿生，反求，抗振，降噪聲，……IICAD，集成，智能，綠色設(shè)計(jì)，穩(wěn)健設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并行設(shè)計(jì)，模糊設(shè)計(jì)，虛擬設(shè)計(jì)，大批量定制設(shè)計(jì)，快速設(shè)計(jì)，可重組設(shè)計(jì)，……

2.2設(shè)計(jì)技術(shù)三大類型表2B類型傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)19表3設(shè)計(jì)技術(shù)及其說明注：ICAD—IntelligentCAD，智能CADIICAD—IntegratedIntelligentCAD，集成化智能CADIIICAD—InteractiveIntegratedIntelligentCAD，交互式集成化智能CAD設(shè)計(jì)技術(shù)代表形式智能部分的承擔(dān)者說明傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)人工設(shè)計(jì)/傳統(tǒng)CAD人類專家不存在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)智能現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)ICAD設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)的初級(jí)階段先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)IICAD,IIICAD人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)的高級(jí)階段表3設(shè)計(jì)技術(shù)及其說明設(shè)計(jì)技術(shù)代表形式智能部分的承擔(dān)者203先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)正發(fā)生著深刻的變化：①信息技術(shù)的迅速發(fā)展，加速了市場(chǎng)的全球化；②人們對(duì)產(chǎn)品的要求變化快，批量不定，呈現(xiàn)多樣化；③用戶希望買到體現(xiàn)自己興趣和愛好的產(chǎn)品，趨向個(gè)性化；④產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不再按是否滿足使用要求來評(píng)價(jià)，而是按是否滿足用戶要求來評(píng)價(jià)；⑤社會(huì)關(guān)注產(chǎn)品在生態(tài)和環(huán)境方面的友善性；⑥微電子技術(shù)使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨向機(jī)電一體化；⑦計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛深入影響著產(chǎn)品生命周期的全過程；⑧先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)提出了更高的要求。

3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)需求和科學(xué)技21企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基本因素是：產(chǎn)品的上市時(shí)間T、質(zhì)量Q、成本C、增值服務(wù)S及其友好環(huán)境E。制造業(yè)各種高技術(shù)的目標(biāo)都是追求TQCSE，即產(chǎn)品上市快、質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好以及在生態(tài)環(huán)境中的良性循環(huán)，其中要解決的核心技術(shù)有：智能設(shè)計(jì),集成設(shè)計(jì),并行設(shè)計(jì),綠色設(shè)計(jì)。企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基本因素是：22

3.1設(shè)計(jì)過程的智能化3.1.1幾個(gè)概念智能：是知識(shí)以及運(yùn)用知識(shí)以解決問題的能力的總和。智能化：是指用計(jì)算機(jī)模擬人類的個(gè)體和群體，對(duì)知識(shí)進(jìn)行獲取、分析、處理、加工、管理和使用，達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策自動(dòng)化之目的。智能化走向設(shè)計(jì)自動(dòng)化的重要途徑。智能設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，以一種高度柔性和高度集成的方式通過計(jì)算機(jī)來模擬人類專家的設(shè)計(jì)智能活動(dòng)，對(duì)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。旨在取代或延伸設(shè)計(jì)環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的設(shè)計(jì)智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承和發(fā)展。智能設(shè)計(jì)的研究對(duì)象是如何提高人機(jī)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的智能水平，使計(jì)算機(jī)更好地承擔(dān)設(shè)計(jì)中各種復(fù)雜任務(wù)，成為設(shè)計(jì)師得力的助手和同事。簡(jiǎn)言之，智能設(shè)計(jì)乃計(jì)算機(jī)化的設(shè)計(jì)智能也。智能設(shè)計(jì)技術(shù)就是基于知識(shí)處理和操作的設(shè)計(jì)技術(shù)。3.1設(shè)計(jì)過程的智能化3.1.1幾個(gè)概念23智能設(shè)計(jì)研究的基本問題：①設(shè)計(jì)知識(shí)模型的表示與建模方法：設(shè)計(jì)知識(shí)模型的內(nèi)容包含兩個(gè)方面：設(shè)計(jì)對(duì)象的知識(shí)模型；設(shè)計(jì)過程的知識(shí)②知識(shí)利用：研究各種搜索方法、約束滿足方法、推理方法以及基于原型的設(shè)計(jì)方法等。③ICAD的體系結(jié)構(gòu)：它必須體現(xiàn)ICAD的基本思想，例如集成、多智能體協(xié)同工作、人機(jī)協(xié)同以人為本等。智能設(shè)計(jì)研究的基本問題：243.1.2研究概況與實(shí)例⑴設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)：兩種存在形式：用于方案綜合和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。⑵處理設(shè)計(jì)條件描述不充分問題的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案推導(dǎo)系統(tǒng)。⑶針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)多解性的模糊設(shè)計(jì)，模糊評(píng)價(jià)方法。⑷借助多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能建模系統(tǒng)將被實(shí)用化。

例如：用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777飛機(jī)獲得成功。這是世界上第一架無圖紙、無樣機(jī)上天的飛機(jī)。⑸將人工智能引入CAD系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的能力，及視覺、聽覺、語言的處理能力。⑹由計(jì)算機(jī)智能化地進(jìn)行處理原CAD繁瑣的操作。如能對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象自動(dòng)標(biāo)注尺寸；用戶只需要很少的操作就能把方便地作圖形修改；在圖形的繪制方面增加了智能導(dǎo)引的機(jī)制。⑺人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)：就是IICAD。設(shè)計(jì)過程的智能化只是將人對(duì)設(shè)計(jì)過程中的干預(yù)減少到最低程度。1991年人工智能的鼻組斐哲保姆(Feigenbaum)和錢學(xué)森教授不約而同地提出了人機(jī)一體化系統(tǒng)的概念，該系統(tǒng)采取以人為主，人與機(jī)械協(xié)作的技術(shù)路線，各自執(zhí)行自己最擅長(zhǎng)的工作，達(dá)到“超智能”。人機(jī)一體化系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)人在系統(tǒng)中的安全性和創(chuàng)新性，重視資源的再生性和社會(huì)性。面對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)對(duì)象，應(yīng)從整體最優(yōu)的前提出發(fā)，以尋求低值自動(dòng)化更為可靠。3.1.2研究概況與實(shí)例253.1.3初級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)與高級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較表4ICAD系統(tǒng)與IIAD系統(tǒng)的異同特性設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)ICAD人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)IICAD系統(tǒng)的物理分布一般集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上分布在同地或異地的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上領(lǐng)域知識(shí)單一多樣內(nèi)嵌智能體數(shù)量一般為一個(gè)多個(gè)功能集成=覆蓋各設(shè)計(jì)階段覆蓋各設(shè)計(jì)階段集成環(huán)境不強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的集成設(shè)計(jì)過程管理不強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過程規(guī)劃、控制與沖突消解產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理不強(qiáng)調(diào)是實(shí)現(xiàn)集成的重要手段共享產(chǎn)品信息模型及產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換不強(qiáng)調(diào)是實(shí)現(xiàn)IICAD的基礎(chǔ)通信不強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)基于Web的互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)人的作用=強(qiáng)調(diào)人的創(chuàng)造性、主動(dòng)性、主張人機(jī)協(xié)同強(qiáng)調(diào)人的創(chuàng)造性、主動(dòng)性、主張人機(jī)協(xié)同3.1.3初級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)與高級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較表4263.1.4智能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)⑴設(shè)計(jì)過程的再認(rèn)識(shí)探索適合于計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和有效的設(shè)計(jì)處理模型。⑵設(shè)計(jì)知識(shí)的表示如何建立一個(gè)合理而有效表達(dá)設(shè)計(jì)知識(shí)的知識(shí)表達(dá)模型始終是關(guān)鍵。面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示，框架式的知識(shí)結(jié)構(gòu)是目前采用的流行方法。⑶多方案的并行設(shè)計(jì)需求功能邏輯樹的采用，功能空間符號(hào)表示，矩陣表示和設(shè)計(jì)處理是多方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。針對(duì)設(shè)計(jì)問題的復(fù)雜性，采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行并行處理。⑷多專家系統(tǒng)協(xié)同合作以及信息處理多個(gè)專家系統(tǒng)協(xié)同合作是概念設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。模糊評(píng)價(jià)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法是目前解決多專家系統(tǒng)協(xié)同合作中的多目標(biāo)信息處理的最有效的方法。⑸再設(shè)計(jì)與自學(xué)習(xí)機(jī)制當(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)果不能滿足要求時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠返回到各個(gè)層次進(jìn)行再設(shè)計(jì)；同時(shí)采用歸納推理和類比推理等方法獲得新的知識(shí)進(jìn)行自學(xué)習(xí)和自我完善。將并行工程設(shè)計(jì)的思想應(yīng)用于概念設(shè)計(jì)過程中是解決再設(shè)計(jì)問題的最有效方法。⑹多種推理機(jī)制的綜合運(yùn)用演繹推理，歸納推理（包括理想、類比等推理）、各種非標(biāo)準(zhǔn)推理以及模糊推理等等。基于實(shí)例的類比型多層推理機(jī)制和模糊邏輯推理方法的運(yùn)用是目前智能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特征。⑺智能化的人機(jī)接口和設(shè)計(jì)過程中人的參與怎樣能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)自然語言的理解，對(duì)語音、文字、圖形和圖像的直接輸入輸出是一項(xiàng)重要的任務(wù)。對(duì)于復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題，如果沒有人的適當(dāng)參與也很難得到理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。3.1.4智能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)273.2設(shè)計(jì)信息的集成化3.2.1集成的兩個(gè)觀點(diǎn)與三個(gè)層次⑴計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS概念包含兩個(gè)基本觀點(diǎn)（出發(fā)點(diǎn)）：①系統(tǒng)的觀點(diǎn)。企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)（設(shè)計(jì)、制造、管理等）是不可分割的，必須統(tǒng)一考慮。②信息化的觀點(diǎn)。經(jīng)營(yíng)是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，其產(chǎn)品是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。

⑵90年代追求TQCSE，產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成應(yīng)包括三個(gè)層次：①功能集成。即有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的各種功能必須首先集成起來，例如產(chǎn)品需求分析、方案設(shè)計(jì)、裝配草圖設(shè)計(jì)、零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、產(chǎn)品可裝配性及可制造性分析等，以形成功能完整的設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)，這種集成稱為設(shè)計(jì)系統(tǒng)本身小環(huán)境的集成。②信息集成。是CAD子系統(tǒng)與下游或周邊子系統(tǒng)的信息集成，其核心問題是CAD子系統(tǒng)按STEP標(biāo)準(zhǔn)生成統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型并與其它子系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換與管理，這種集成稱為CIMS或并行工程環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜環(huán)境的集成。③企業(yè)間集成。是在敏捷制造模式下基于動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的虛擬產(chǎn)品集成開發(fā)，這時(shí)必須解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的企業(yè)間集成問題，這種集成稱為動(dòng)態(tài)聯(lián)盟虛擬設(shè)計(jì)大環(huán)境的集成。3.2設(shè)計(jì)信息的集成化3.2.1集成的兩個(gè)觀點(diǎn)與三個(gè)層次283.2.2集成化的含義與實(shí)例設(shè)計(jì)信息：包括產(chǎn)品信息、工藝信息和管理信息。

設(shè)計(jì)信息的集成化：是指不同事件的不同領(lǐng)域知識(shí)的集成，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和解析知識(shí)的集成，各種設(shè)計(jì)功能(建模、仿真、分析、計(jì)算等)的集成，各種設(shè)計(jì)理論和方法的集成，各個(gè)不同專家系統(tǒng)的集成，字符推理和數(shù)值計(jì)算程序的集成，CAD/CAPP/CAM/CAE的集成。設(shè)計(jì)信息集成對(duì)CAD的要求：設(shè)計(jì)信息的集成將是未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的主要模式。這一集成可以實(shí)現(xiàn)信息流的暢通，產(chǎn)品從構(gòu)思到實(shí)現(xiàn)可以在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成，減少信息的冗余。CAD所產(chǎn)生的實(shí)體模型將最大限度地被后續(xù)的分析、加工、工藝和仿真所利用。CAD/CAPP/CAM/CAE集成：CIMS要求將CAD/CAPP/CAM/CAE集成起來。CAD/CAPP/CAM/CAE的集成并不是將孤立的CAD、CAPP、CAM和CAE等系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的連接，而是從概念設(shè)計(jì)開始就考慮到集成，要建立一種新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、分析以及技術(shù)管理的一體化。

CAE：指對(duì)產(chǎn)品零件的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力等動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行有限元分析，以及考慮產(chǎn)品本身等因素的優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前集成化的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和圖形庫(kù)。（見圖20，21）3.2.2集成化的含義與實(shí)例293.2.3集成化的關(guān)鍵技術(shù)：6⑴計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)。⑵圖形輸入和工程圖樣識(shí)別。⑶產(chǎn)品造型技術(shù)。①參數(shù)化造型技術(shù)的特點(diǎn)：基于特征、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改和全數(shù)據(jù)相關(guān)。它是由編程者預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形約束，然后供設(shè)計(jì)者在造型時(shí)使用。與一個(gè)幾何圖形相關(guān)聯(lián)的所有尺寸參數(shù)可以用來產(chǎn)生其他幾何圖形。②變量化造型技術(shù)的特點(diǎn)：保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的優(yōu)點(diǎn)，但在全尺寸約束方面做了根本性改變。變量化技術(shù)將參數(shù)化技術(shù)中需定義的尺寸“參數(shù)”進(jìn)一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，而不是像參數(shù)化技術(shù)那樣只用尺寸來約束全部幾何。3.2.3集成化的關(guān)鍵技術(shù)：630⑷計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP它是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品及加工零件工藝參數(shù)進(jìn)行合理選擇。在CAD系統(tǒng)中建立的實(shí)體模型較為完善地描述了產(chǎn)品的幾何特征，工藝參數(shù)只是當(dāng)作圖紙上的標(biāo)注加以處理。這些模型進(jìn)入CAPP后，目前大多需要人工介入，以提取CAPP所需的幾何信息，補(bǔ)充面向加工的信息。這不僅造成了信息流的中斷和重復(fù)勞動(dòng)，而且可能發(fā)生信息丟失和錯(cuò)誤，降低設(shè)計(jì)的可靠性。⑸產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)PDM（ProductDataManagement）⑷計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP31⑹產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)：為了使不同系統(tǒng)間的信息交換順利進(jìn)行，就必須建立各系統(tǒng)軟件都應(yīng)遵守的信息交換標(biāo)準(zhǔn)。ISO10303產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP已經(jīng)成為許多CAD開發(fā)者為其它CAD系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序的依據(jù)。STEP在于建立一個(gè)使產(chǎn)品生命周期各階段的信息能夠進(jìn)行互換的產(chǎn)品模型，以保證產(chǎn)品信息在各個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換過程中保持完整性和一致性。近年來，圍繞零件供應(yīng)商和企業(yè)之間的信息集成和工程數(shù)據(jù)共享，針對(duì)開放性零件庫(kù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISOl3584也在不斷完善，基干此標(biāo)準(zhǔn)的零件庫(kù)資源已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化共享。另一種發(fā)展趨勢(shì)是平臺(tái)化，許多設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)重建模型比用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換模型更容易。比如，使用STEP得到的轉(zhuǎn)換結(jié)果常常是無特征的靜態(tài)幾何形狀，針對(duì)具體的特征和細(xì)節(jié)還需補(bǔ)做大量工作。大的CAD廠家采取數(shù)據(jù)加密等技術(shù)，阻止競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)自己數(shù)據(jù)的直接讀取，形成了廠家商業(yè)利益與用戶需要背道而馳的局面。從降低成本，提高效率的角度考慮，PC級(jí)的CAD產(chǎn)品揚(yáng)棄了傳統(tǒng)的CAD廠家自行設(shè)計(jì)從幾何平臺(tái)到應(yīng)用層的所有模塊，而是采用專業(yè)公司提供的幾何平臺(tái)等技術(shù)。⑹產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)：為了使不同系統(tǒng)間的信息交換順利進(jìn)行，就必323.3設(shè)計(jì)方式的并行化3.3.1并行設(shè)計(jì)的基本思想產(chǎn)品的上市時(shí)間往往直接決定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成敗。如何縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，一個(gè)自然的想法就是把原來串行順序過程盡可能同時(shí)進(jìn)行。1988年美國(guó)防御分析研究所在R338報(bào)告中首次提出了并行工程(CE)的概念。并行設(shè)計(jì)(CD)是并行工程中最重要的環(huán)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說，設(shè)計(jì)工作是從構(gòu)思產(chǎn)品方案直到產(chǎn)品最終報(bào)廢的整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)，每個(gè)環(huán)節(jié)的代表，如工藝員、采購(gòu)員、銷售員都要參加到設(shè)計(jì)工作中來，甚至用戶也可以對(duì)設(shè)計(jì)提出建議。設(shè)計(jì)方式的并行化，可以實(shí)現(xiàn)超前考慮設(shè)計(jì)的后續(xù)過程，確保設(shè)計(jì)“一次成功”。

3.3設(shè)計(jì)方式的并行化3.3.1并行設(shè)計(jì)的基本思想3313.3.2并行設(shè)計(jì)的組織實(shí)施為了實(shí)現(xiàn)CE系統(tǒng)，需要組織一個(gè)包括與產(chǎn)品開發(fā)全過程有關(guān)的各部門的工作技術(shù)人員的多功能小組，小組成員在設(shè)計(jì)階段“協(xié)同工作”(TeamWork)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的同時(shí)設(shè)計(jì)有關(guān)過程。為了保證小組成員之間良好的合作，必須以分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通過網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)化可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的總體優(yōu)勢(shì)，共享昂貴的設(shè)備，節(jié)省投資。借助現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，用戶可以用高性能的PC代替昂貴的工作站。不同設(shè)計(jì)人員可以在網(wǎng)絡(luò)上方便地交換設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。目前CAD系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從單機(jī)到局域網(wǎng)LAN的轉(zhuǎn)變，目前正在與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)Intranet整合。在企業(yè)行為國(guó)際化的大潮下，在外部網(wǎng)Extranet的大環(huán)境下建立設(shè)計(jì)系統(tǒng)不久將成為現(xiàn)實(shí)。13.3.2并行設(shè)計(jì)的組織實(shí)施343.3.3并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：⑴并行環(huán)境下的信息抽象與建模技術(shù)源于日本的質(zhì)量功能配置QFD（QualityFunctionDeployment）方法，強(qiáng)調(diào)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中職能部門人員的信息交流和作業(yè)協(xié)同，它的目標(biāo)就是要保證客戶的需求能夠有機(jī)地布置到企業(yè)各個(gè)職能部門的作業(yè)目標(biāo)上，也就是說，將客戶的需求分別轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品功能構(gòu)思、結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及作業(yè)控制等四個(gè)階段。QFD將產(chǎn)品的需求、功能、質(zhì)量和成本有機(jī)地結(jié)合起來，把客戶對(duì)產(chǎn)品的需求信息轉(zhuǎn)換到產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，從而將客戶與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)緊密地聯(lián)系起來。3.3.3并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：35

工藝特征作業(yè)特征零件特征功能特征圖23QFD方法的四個(gè)階段產(chǎn)品規(guī)劃客戶需求結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計(jì)功能特征工藝規(guī)劃零件特征控制作業(yè)工藝特征工藝特征作業(yè)特征零件特征功能特征圖23QFD方法的四個(gè)36⑵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和決策——DFMA與RPM面向制造的設(shè)計(jì)DFM以及面向裝配的設(shè)計(jì)DFA通常被合在一起稱為DFMA。通過DFMA，使設(shè)計(jì)人員在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，可以充分考慮所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零部件的加工工藝性和裝配工藝性，從而使新產(chǎn)品在制造與裝配過程中由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而產(chǎn)生的工程更改數(shù)量減少到最小程度?？焖僭椭圃旒夹g(shù)RPM是對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)和測(cè)試的又一種思路，盡管它被人們歸為制造技術(shù)，但它與產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)與開發(fā)有著緊密的聯(lián)系。80年代末起源于美國(guó)的新技術(shù)RPM是機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學(xué)的技術(shù)集成，其特點(diǎn)就在于無需模具或任何加工，僅憑CAD中的產(chǎn)品三維實(shí)體造型的分層數(shù)據(jù)，就可以用最快的速度得到與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完全一致的產(chǎn)品實(shí)體，從而將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)構(gòu)思物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的產(chǎn)品原型，給新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)帶來極大的便利。⑵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和決策——DFMA與RPM37⑶支持并行設(shè)計(jì)的分布式計(jì)算機(jī)環(huán)境并行的設(shè)計(jì)環(huán)境要求一個(gè)在計(jì)算機(jī)支持下的協(xié)同工作環(huán)境，CSCW（ComputerSupportedCooperativeWork）是實(shí)現(xiàn)這一環(huán)境的核心技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就是用通信線路和通信設(shè)備將分散在不同地點(diǎn)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，按一定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來。這些功能使獨(dú)立計(jì)算機(jī)按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。由于CAD/CAPP/CAM技術(shù)日趨成熟，可應(yīng)用于越來越大的項(xiàng)目。這類項(xiàng)目往往不是一個(gè)人，而是多個(gè)人、多個(gè)企業(yè)在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上協(xié)同完成，所以分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)非常適用于CAD/CAPP/CAM的作業(yè)方式。隨著Internet網(wǎng)的發(fā)展，可針對(duì)某一特定產(chǎn)品，將分散在不同地區(qū)的現(xiàn)有智力資源和生產(chǎn)設(shè)備資源迅速組合，建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的制造體系，以適應(yīng)不同地區(qū)的現(xiàn)有智力資源和生產(chǎn)設(shè)備資源的迅速組合。建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟制造體系，將成為全球化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。并行設(shè)計(jì)不僅局限于一個(gè)企業(yè)內(nèi)部，而且可以擴(kuò)展到全社會(huì)乃至全球，從而形成虛擬企業(yè)或虛擬組織。中國(guó)已于1997年成立“現(xiàn)代設(shè)計(jì)與產(chǎn)品研究開發(fā)網(wǎng)絡(luò)——虛擬異地合作設(shè)計(jì)組織”。⑶支持并行設(shè)計(jì)的分布式計(jì)算機(jī)環(huán)境383.4設(shè)計(jì)對(duì)象的綠色化

3.4.1背景⑴70年代以來，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度。90年代以來，全球性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出新的綠色戰(zhàn)略趨勢(shì)。這就是向資源利用合理化，廢棄物產(chǎn)生少量化，對(duì)環(huán)境元污染或少污染的方向發(fā)展。⑵在這種“綠色浪潮”的沖擊下，綠色產(chǎn)品逐漸興起，相應(yīng)的綠色設(shè)計(jì)技術(shù)就成為研究熱點(diǎn)。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都是努力實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)的有效手段。⑶如果說，當(dāng)初是西方國(guó)家嚴(yán)格的環(huán)保立法和綠色法規(guī)促進(jìn)了制造業(yè)奉行綠色設(shè)計(jì)，那么，現(xiàn)在是綠色設(shè)計(jì)的先行者嘗到了甜頭后自覺地遵循綠色行為，施樂、柯達(dá)和惠普等公司的綠色設(shè)計(jì)已經(jīng)有了直接贏利。這同時(shí)也促進(jìn)了綠色產(chǎn)品及綠色設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展。⑷過去判斷企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力只需研究下述前三點(diǎn)就足夠了，而如今為了獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)必須做到五點(diǎn)：生產(chǎn)成本低6、產(chǎn)品質(zhì)量高7、生產(chǎn)周期短8、銷售服務(wù)好9、不影響生態(tài)環(huán)境21（即進(jìn)行綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)水平高）。IBM公司宣布，該公司新的流水線中，制造CPU的塑料將可以100%的回收。在德國(guó)，政府立法規(guī)定電視制造企業(yè)必須回收自己的電視機(jī)方能生產(chǎn)，為此，施奈特電子公司不久前研制出了一種“綠色電視機(jī)”，其零部件回收率高達(dá)90%以上。3.4設(shè)計(jì)對(duì)象的綠色化3.4.1背景393.4.2基本概念綠色是清潔和節(jié)約的意思。綠色產(chǎn)品就是在產(chǎn)品生命周期過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極小、對(duì)資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。內(nèi)涵：⑴優(yōu)良的環(huán)境友好性。⑵最大限度地利用材料資源。⑶最大限度地節(jié)約能源。綠色設(shè)計(jì)就是把產(chǎn)品視為與人類共存的生命體，對(duì)它的研究要基于它自身的從需求、設(shè)計(jì)、制造到銷售、使用、廢棄/回收再生的廣義產(chǎn)品生命周期，并行地考慮生命周期內(nèi)每一個(gè)階段產(chǎn)品與人和環(huán)境的相互影響。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品綠色要求的設(shè)計(jì)稱為綠色設(shè)計(jì)。3.4.2基本概念403.4.4綠色設(shè)計(jì)策略B表5綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)策略產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)策略相關(guān)對(duì)象面向設(shè)計(jì)使用再生材料資源浪費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷使用能耗少的材料環(huán)境負(fù)荷考慮環(huán)境因素的零部件選擇供應(yīng)商的環(huán)境行為、環(huán)境負(fù)荷使用可重用的材料資源浪費(fèi)面向制造采用短的工藝處理時(shí)間環(huán)境負(fù)荷、工作環(huán)境采用節(jié)省材料的工藝方法資源浪費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷縮減輔助消耗環(huán)境負(fù)荷而向銷售改善后勤服務(wù)環(huán)境負(fù)荷減少體積、重量資源浪費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷使用可再生的材料包裝資源浪費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷面向使用降低能量消耗資源浪費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷面向便于維護(hù)和長(zhǎng)壽命的設(shè)計(jì)資源浪費(fèi)面向回收/再生面向拆卸的設(shè)計(jì)資源浪費(fèi)保護(hù)材料性能資源浪費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷3.4.4綠色設(shè)計(jì)策略B表5綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)413.4.6綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)⑴面向環(huán)境的設(shè)計(jì)技術(shù)主要有：①綠色產(chǎn)品的描述與建模。②面向回收的產(chǎn)品可拆卸性設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)。③可拆卸結(jié)構(gòu)的模塊劃分和接口設(shè)計(jì)。④可回收零件及材料的識(shí)別與分類系統(tǒng)。⑤適合綠色設(shè)計(jì)的環(huán)境指標(biāo)的建立。⑥綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系和方法的研究。⑦綠色產(chǎn)品集成設(shè)計(jì)理論與方法。⑧綠色產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具平臺(tái)。⑵面向能源的設(shè)計(jì)技術(shù)是指用對(duì)環(huán)境影響最小和資源消耗最少的能源供給方式支持產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，并以最少的代價(jià)獲得能量的可靠回收和重新利用的設(shè)計(jì)技術(shù)，從而全面指導(dǎo)、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。⑶面向材料的設(shè)計(jì)技術(shù)是以材料為對(duì)象，在產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期（設(shè)計(jì)、制造、使用、廢棄）中的每一階段，以材料對(duì)環(huán)境的影響和有效利用作為控制目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能要求的同時(shí)實(shí)施，使其對(duì)環(huán)境污染最小和能源消耗最少的綠色設(shè)計(jì)技術(shù)。

3.4.6綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)⑴面向環(huán)境的設(shè)計(jì)技術(shù)423.4.7環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)ISO14000自1987年，德國(guó)、日本、美國(guó)、加拿大等國(guó)先后建立產(chǎn)品綠色標(biāo)志認(rèn)證制度。中國(guó)于1993年實(shí)行綠色標(biāo)志認(rèn)證制度。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織繼推出質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO9000后，又制定了環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)ISO14000。ISO標(biāo)準(zhǔn)14000系列最初是在1992年GATT（關(guān)貿(mào)總協(xié)定）烏拉圭談判回合和在里約召開的環(huán)境保護(hù)首腦會(huì)議上產(chǎn)生的。GATT談判旨在消除貿(mào)易上的非關(guān)稅壁壘，而里約首腦會(huì)議則就全球的環(huán)境保護(hù)提出了承諾。(注：GATT目前已改名為WTO即世界貿(mào)易組織)

ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)包括了以下幾方面內(nèi)容：

l）EnvironmentalManagementSystems環(huán)境管理體系2）EnvironmentalAuditing環(huán)境審核3）EnvironmentalperformanceEvaluation環(huán)境行為評(píng)價(jià)4）EnvironmentalLabeling環(huán)境標(biāo)志5）Life-cycleAssessment產(chǎn)品生命周期、評(píng)估6）EnvironmentalAspectsinProductStandards產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)目前，誰擁有了ISO9000認(rèn)證，誰就有了產(chǎn)品質(zhì)量的信譽(yù)；未來，誰擁有ISO14000認(rèn)證，誰就擁有了更廣闊的國(guó)際市場(chǎng)?？梢灶A(yù)言，今后不實(shí)行綠色設(shè)計(jì)，產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的資格將被取消。3.4.7環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)ISO14000434結(jié)論①市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求發(fā)生了很大的變化，產(chǎn)品在發(fā)展，設(shè)計(jì)技術(shù)必須有超前的發(fā)展。各個(gè)學(xué)科間的聯(lián)系日趨緊密，但哪一個(gè)學(xué)科都不能代替設(shè)計(jì)學(xué)科，因?yàn)樵O(shè)計(jì)學(xué)科中與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)的應(yīng)用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身的理論和方法集成在一起，形成了自己的理論和方法體系。②設(shè)計(jì)技術(shù)的經(jīng)歷直覺、經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)、半自動(dòng)、自動(dòng)化等５個(gè)發(fā)展階段，可劃分為傳統(tǒng)、現(xiàn)代、先進(jìn)３個(gè)主要類別。其內(nèi)容隨國(guó)家和時(shí)代而變化。著重點(diǎn)在于觀察到技術(shù)的目前狀況和發(fā)展趨勢(shì)。③市場(chǎng)需求產(chǎn)品，產(chǎn)品需求先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展呈“四化”趨勢(shì)：設(shè)計(jì)過程智能化、設(shè)計(jì)信息集成化、設(shè)計(jì)方式并行化、設(shè)計(jì)對(duì)象綠色化。從本質(zhì)上看，通過鑒定、獲獎(jiǎng)或?qū)＠确绞?，還不能證明設(shè)計(jì)的成功。真正的檢驗(yàn)是市場(chǎng)。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，如果今天你不生活在未來的市場(chǎng)，那么明天你將生活在過去的市場(chǎng)。4結(jié)論①市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求發(fā)生了很大的變化，產(chǎn)品在發(fā)展，設(shè)計(jì)44

謝謝

再見謝謝再見45先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

華北電力大學(xué)戴慶輝

先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展華北電力大學(xué)46先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念1.1設(shè)計(jì)技術(shù)所屬的學(xué)科1.2設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系2設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過程2.1五個(gè)階段2.2三大類型3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1設(shè)計(jì)過程的智能化

3.2設(shè)計(jì)信息的集成化3.3設(shè)計(jì)方式的并行化

3.4設(shè)計(jì)對(duì)象的綠色化

4結(jié)論先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念471先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念

1.1設(shè)計(jì)技術(shù)所屬的學(xué)科t1圖1國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)機(jī)械工程學(xué)科評(píng)議組的劃分機(jī)械學(xué)計(jì)算機(jī)圖學(xué)（原機(jī)械制圖）機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械動(dòng)力學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度摩擦學(xué)機(jī)器人學(xué)振動(dòng)沖擊噪聲機(jī)械工程機(jī)械制造1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念

1.1設(shè)計(jì)技術(shù)所屬的學(xué)科t1圖148t2圖2國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)劃分的一、二、三級(jí)學(xué)科機(jī)械學(xué)1機(jī)構(gòu)學(xué)2傳動(dòng)機(jī)械學(xué)3機(jī)械振動(dòng)學(xué)4機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)5摩擦學(xué)6機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)7機(jī)器人機(jī)械學(xué)機(jī)械制造1金屬材料學(xué)2無機(jī)非金屬材料3有機(jī)高分子材料4冶金與礦業(yè)5機(jī)械工程6工程熱物理與能源利用7電工8建筑環(huán)境與結(jié)構(gòu)工程9水利工程與材料科學(xué)部1材料成形工藝與設(shè)備2機(jī)械制造工藝與設(shè)備3機(jī)械制造自動(dòng)化4機(jī)械測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)5其它t2圖2國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)劃分的一、二、三級(jí)學(xué)49t3圖5機(jī)械工程主干學(xué)科與主要相關(guān)學(xué)科的關(guān)系示意圖機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)機(jī)械制造工程學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)工業(yè)工程學(xué)力學(xué)材料學(xué)t3圖5機(jī)械工程主干學(xué)科與主要相關(guān)學(xué)科的關(guān)系示意圖機(jī)械501.2設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.2.1的概念設(shè)計(jì)是人們將指定的任務(wù)預(yù)先轉(zhuǎn)化為滿足要求的信息的一種活動(dòng)。信息的表達(dá)形式有圖形、文字、數(shù)據(jù)、符號(hào)等。圖表7人們?cè)诓煌臍v史階段對(duì)“設(shè)計(jì)”的理解歷史階段對(duì)技術(shù)的理解20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)是（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的）計(jì)算和繪圖。70年代設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)。80年代設(shè)計(jì)過程延伸到制造和銷售。90年代設(shè)計(jì)過程貫串于產(chǎn)品的生命周期。21世紀(jì)設(shè)計(jì)目的是創(chuàng)造一個(gè)用戶滿意的成果。1.2設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.2.1的概念511.2.2技術(shù)的概念技術(shù)泛指人類在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)過程中認(rèn)識(shí)和改造自然所積累起來的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技能的總和。這里應(yīng)包含三個(gè)層次：a.根據(jù)自然科學(xué)原理和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展成的各種工藝流程、加工方法、勞動(dòng)技能和訣竅等；b.將這些流程、方法和技能和訣竅等付諸實(shí)現(xiàn)的相應(yīng)的生產(chǎn)工具和其他物質(zhì)裝備；c.適應(yīng)現(xiàn)代勞動(dòng)分工和生產(chǎn)規(guī)模等要求的對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中所有資源（包括人、財(cái)、物）進(jìn)行有效組織與管理的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與方法。1.2.2技術(shù)的概念技術(shù)泛指人類在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)過52圖表8人們?cè)诓煌臍v史階段對(duì)技術(shù)的理解歷史階段對(duì)技術(shù)的理解17世紀(jì)technology第一次出現(xiàn)在英文中，僅被用來討論藝術(shù)應(yīng)用←1760是指經(jīng)過熟練(實(shí)踐)而獲得的經(jīng)驗(yàn)、技能和技藝。1760→是為某一目的共同協(xié)作組成的各種工具和規(guī)則的體系。60年代是解決社會(huì)生產(chǎn)體系中的勞動(dòng)手段。70年代是勞動(dòng)工具、勞動(dòng)對(duì)象與勞動(dòng)者的勞動(dòng)技能的總稱。80年代泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能。90年代①是人類在改造世界過程中采用的手段和方法。②是硬件與軟件的統(tǒng)一，是人的因素(知識(shí)、能力)與物化因素(工具、裝備)的統(tǒng)一③技術(shù)的本質(zhì)是知識(shí)和信息。圖表8人們?cè)诓煌臍v史階段對(duì)技術(shù)的理解531.2.3什么是設(shè)計(jì)技術(shù)?設(shè)計(jì)技術(shù)(DesignTechnology)是指人們?cè)跒楣こ烫峁M足要求的信息活動(dòng)中所形成的作業(yè)程序、方法和技能，以及采用的工具和設(shè)備。設(shè)計(jì)本身是一項(xiàng)涉及多種學(xué)科、多種技術(shù)的交叉工程。設(shè)計(jì)技術(shù)是縱向與橫向多門學(xué)科知識(shí)的交叉。1.2.3什么是設(shè)計(jì)技術(shù)?設(shè)計(jì)技術(shù)(DesignTec54T政治↑社會(huì)學(xué)、心理學(xué)↑經(jīng)濟(jì)學(xué)↑自然科學(xué)←工程科學(xué)←設(shè)計(jì)技術(shù)→工程技術(shù)→生產(chǎn)（工程設(shè)計(jì)）↓工業(yè)設(shè)計(jì)↓藝術(shù)設(shè)計(jì)↓藝術(shù)圖7設(shè)計(jì)技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系T55☆一項(xiàng)工程的整個(gè)過程也是一項(xiàng)設(shè)計(jì)需要考慮的全部過程。設(shè)計(jì)不能代替工程的其余階段，但先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)措施必須貫串于工程的各個(gè)階段。如圖所示。圖9產(chǎn)品生命周期各階段的定性表示產(chǎn)品研究產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品測(cè)試產(chǎn)品制造產(chǎn)品銷售產(chǎn)品使用產(chǎn)品報(bào)廢產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品市場(chǎng)產(chǎn)品形成產(chǎn)品處理☆一項(xiàng)工程的整個(gè)過程也是一項(xiàng)設(shè)計(jì)需要考慮的全部過程。設(shè)計(jì)不能561.3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)

1.3.1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)是指融合最新科技成果，適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)需求變化的，高級(jí)水平的各種設(shè)計(jì)手段。它包括３個(gè)方面。設(shè)計(jì)硬件：計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備（I/O設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、繪圖機(jī)、觸覺系統(tǒng)和聽覺系統(tǒng)等），網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境等。設(shè)計(jì)軟件：各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，用于設(shè)計(jì)開發(fā)的工作平臺(tái)和通用程序（操作系統(tǒng)，各種標(biāo)準(zhǔn)和支撐軟件等），網(wǎng)絡(luò)通信軟件，幫助設(shè)計(jì)人員去完成各種設(shè)計(jì)任務(wù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件等。設(shè)計(jì)人員：與設(shè)計(jì)的軟硬件一起組成能協(xié)同完成設(shè)計(jì)任務(wù)的人機(jī)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)體現(xiàn)在掌握最新科技知識(shí)和運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具的能力上。1.3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的定義與特點(diǎn)1.3.1先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)571.3.2先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的“先進(jìn)”，是指在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，由于融入新的科技成果，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的成果，從而使產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、效率、成本、環(huán)保、交貨時(shí)間等方面，達(dá)到明顯高于現(xiàn)有產(chǎn)品，甚至創(chuàng)新的水平。(1)效益指既快又好地為機(jī)械制造系統(tǒng)提供信息。(2)相對(duì)指以立足國(guó)情能否提高競(jìng)爭(zhēng)力來確定我國(guó)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的概念。(3)動(dòng)態(tài)指“先進(jìn)”的概念要隨國(guó)內(nèi)外技術(shù)進(jìn)步大環(huán)境的變化進(jìn)行修改。(4)面廣指先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)面對(duì)的不僅是機(jī)械制造業(yè)，因?yàn)槠溲芯块_發(fā)項(xiàng)目都是由市場(chǎng)需求啟動(dòng)的?？梢哉f，目前采用的設(shè)計(jì)技術(shù)一般是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)或現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)。1.3.2先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)58隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)普及和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新、市場(chǎng)營(yíng)銷和服務(wù)的增值作用明顯提高，知識(shí)和信息已經(jīng)成為重要的生產(chǎn)要素，制造業(yè)已成為物質(zhì)和知識(shí)同時(shí)加工的產(chǎn)業(yè)，這種變化趨勢(shì)正在加劇。見圖10。

T圖10信息和知識(shí)將是最重要的生產(chǎn)要素產(chǎn)品開發(fā)營(yíng)銷服務(wù)加工制造增值比例產(chǎn)品的生命周期（a）20世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)品開發(fā)營(yíng)銷服務(wù)加工制造增值比例產(chǎn)品的生命周期（b）21世紀(jì)的制造業(yè)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)普及和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新、591.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系

從目前機(jī)械工程的設(shè)計(jì)與制造這兩個(gè)二級(jí)學(xué)科的研究范圍來看,設(shè)計(jì)與制造都有大、小之分?！按笾圃臁笔侵复罅啃袠I(yè)的產(chǎn)品生命周期全過程,即將原材料轉(zhuǎn)化為可用產(chǎn)品的全部行為過程，包括需求的形成、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、加工與裝配、測(cè)試、改進(jìn)等環(huán)節(jié)。“小制造”是指產(chǎn)品的機(jī)械加工過程。制造技術(shù)解決機(jī)械零件成形、加工與裝配的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系問題。

1.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系從目前機(jī)械工601.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系

“大設(shè)計(jì)”是指對(duì)事物發(fā)展過程的安排，包括發(fā)展的方向、程序、細(xì)節(jié)及達(dá)到的目標(biāo)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程貫串于產(chǎn)品的生命周期。

“小設(shè)計(jì)”是指從明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)到編制技術(shù)文件的工作過程。設(shè)計(jì)技術(shù)解決機(jī)械產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系問題。按傳統(tǒng)觀念，一般說來，設(shè)計(jì)是根據(jù)要求預(yù)先制定方案、圖樣等，這是“小設(shè)計(jì)”；制造是把原材料加工成為可供使用的物品，這是“小制造”。把“機(jī)械學(xué)”和“機(jī)械制造”分為不同的學(xué)科，在學(xué)術(shù)界早已形成共識(shí)。當(dāng)劃分學(xué)科時(shí)，明確區(qū)分設(shè)計(jì)和制造，有利于研究學(xué)科發(fā)展。鑒于設(shè)計(jì)和制造都是產(chǎn)品全壽命過程中的基本階段，可確認(rèn)二者是并列關(guān)系，而不是從屬關(guān)系。1.4先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系“大設(shè)計(jì)”61論點(diǎn)：先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵是先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。⑴并行工程CEConcurrentEngineering→并行設(shè)計(jì)CD。其關(guān)鍵技術(shù)：①計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)：CAX—ComputerAidedX，如CAD、CAE、CAPP、CAM②面向X的設(shè)計(jì)：DFX—DesignForX，或?yàn)閄而設(shè)計(jì)，

如：DFC、DFD、DFM、DFA、DFE、DFQ、DFS。Cost、Diagnosis、Manufacturing、Assembly、Environment、Quality、Service成本、診斷、制造、裝配、

環(huán)境、質(zhì)量、服務(wù)③產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理：PDM—ProductDataManagement，是對(duì)工程數(shù)據(jù)管理、文檔管理、產(chǎn)品信息管理、技術(shù)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)信息管理、圖像管理等信息管理技術(shù)的一種概括與總稱。④大批量定制設(shè)計(jì)：DFMC—DesignforMassCustomization⑵虛擬制造VM—VirtualManufacturing→虛擬設(shè)計(jì)VD。⑶智能制造IM—IntelligentManufacturing→智能設(shè)計(jì)ID⑷敏捷制造AM—AgileManufacturing→快速設(shè)計(jì)RD—RapidDesign敏捷性的3個(gè)要求：RRS—可重組Reconfigurable、可重用Reusable、可縮放Scalable。⑸綠色制造GM—GreenManufacturing→綠色設(shè)計(jì)GD⑹企業(yè)過程重組BPR—BusinessProcessRe-engineering→可重組制造系統(tǒng)RMS—ReconfigurableManufacturingSystem→可重組設(shè)計(jì)RD—ReconfigurableDesign

論點(diǎn)：先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵是先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。622設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過程

2.1設(shè)計(jì)技術(shù)五個(gè)階段表1

發(fā)展階段1直覺設(shè)計(jì)(←1600)萌芽期2經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1600～1847)醞釀期3半理論設(shè)計(jì)(1847～1946)成長(zhǎng)期4半自動(dòng)設(shè)計(jì)(1946～1989)成形期5自動(dòng)化設(shè)計(jì)(1990→)成熟期標(biāo)志事件簡(jiǎn)單機(jī)械數(shù)學(xué)與力學(xué)結(jié)合1847年英國(guó)IME成立1946年計(jì)算機(jī)問世;1970年CAD推出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展;1990年IIICAD系統(tǒng)生產(chǎn)方式勞動(dòng)分散型勞動(dòng)密集型設(shè)備密集型信息密集型知識(shí)密集型設(shè)計(jì)特征個(gè)體手工個(gè)體手工群體手工個(gè)體采用CA群體采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具紙、筆、算盤圖紙、筆、繪圖尺手冊(cè)、計(jì)算尺、圖板、丁字尺、繪圖儀電子計(jì)算器、CAD系統(tǒng)ICAD系統(tǒng)，IICAD系統(tǒng)，IIICAD系統(tǒng)2設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過程

2.1設(shè)計(jì)技術(shù)五個(gè)階段表1632.2設(shè)計(jì)技術(shù)三大類型表2B類型傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用情況沿襲下來通常使用的初級(jí)水平的設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代推廣應(yīng)用的中級(jí)水平的設(shè)計(jì)技術(shù)正在研究并開始試用的高級(jí)水平的設(shè)計(jì)技術(shù)基本特征個(gè)體手工，類比，試湊，經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公式，有極大的局限性。設(shè)計(jì)工作周期長(zhǎng)，效率低。設(shè)計(jì)理論主要是揭示設(shè)計(jì)對(duì)象(專業(yè)產(chǎn)品)的內(nèi)在機(jī)理，未能將設(shè)計(jì)本身作為一門學(xué)科來研究。對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象和設(shè)計(jì)過程的認(rèn)識(shí)從特性上升到共性。研究創(chuàng)造與設(shè)計(jì)思維過程本身的規(guī)律，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則涉及的領(lǐng)域拓寬：強(qiáng)度、摩擦學(xué)、可靠性、造型。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算和繪圖實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但大量非圖形的特征尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。把對(duì)象置于“人-機(jī)-環(huán)境”大系統(tǒng)中，不盲目追求自動(dòng)化。屏幕上的三維圖形可以直接與人腦中的構(gòu)思接軌。幾乎在產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程內(nèi)都引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代科技成果。將會(huì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中各計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)間的集成。具體方法人工設(shè)計(jì)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)法，類比設(shè)計(jì)，……CAD、ICAD、系統(tǒng)化，優(yōu)化，可靠性，模塊化，價(jià)值，摩擦學(xué)，有限元，相似，宜人性，造型，防腐蝕，蠕變，失效分析、疲勞，斷裂，仿生，反求，抗振，降噪聲，……IICAD，集成，智能，綠色設(shè)計(jì)，穩(wěn)健設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并行設(shè)計(jì)，模糊設(shè)計(jì)，虛擬設(shè)計(jì)，大批量定制設(shè)計(jì)，快速設(shè)計(jì)，可重組設(shè)計(jì)，……

2.2設(shè)計(jì)技術(shù)三大類型表2B類型傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)64表3設(shè)計(jì)技術(shù)及其說明注：ICAD—IntelligentCAD，智能CADIICAD—IntegratedIntelligentCAD，集成化智能CADIIICAD—InteractiveIntegratedIntelligentCAD，交互式集成化智能CAD設(shè)計(jì)技術(shù)代表形式智能部分的承擔(dān)者說明傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)人工設(shè)計(jì)/傳統(tǒng)CAD人類專家不存在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)智能現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)ICAD設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)的初級(jí)階段先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)IICAD,IIICAD人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)的高級(jí)階段表3設(shè)計(jì)技術(shù)及其說明設(shè)計(jì)技術(shù)代表形式智能部分的承擔(dān)者653先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)正發(fā)生著深刻的變化：①信息技術(shù)的迅速發(fā)展，加速了市場(chǎng)的全球化；②人們對(duì)產(chǎn)品的要求變化快，批量不定，呈現(xiàn)多樣化；③用戶希望買到體現(xiàn)自己興趣和愛好的產(chǎn)品，趨向個(gè)性化；④產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不再按是否滿足使用要求來評(píng)價(jià)，而是按是否滿足用戶要求來評(píng)價(jià)；⑤社會(huì)關(guān)注產(chǎn)品在生態(tài)和環(huán)境方面的友善性；⑥微電子技術(shù)使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨向機(jī)電一體化；⑦計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛深入影響著產(chǎn)品生命周期的全過程；⑧先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)提出了更高的要求。

3先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)需求和科學(xué)技66企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基本因素是：產(chǎn)品的上市時(shí)間T、質(zhì)量Q、成本C、增值服務(wù)S及其友好環(huán)境E。制造業(yè)各種高技術(shù)的目標(biāo)都是追求TQCSE，即產(chǎn)品上市快、質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好以及在生態(tài)環(huán)境中的良性循環(huán)，其中要解決的核心技術(shù)有：智能設(shè)計(jì),集成設(shè)計(jì),并行設(shè)計(jì),綠色設(shè)計(jì)。企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基本因素是：67

3.1設(shè)計(jì)過程的智能化3.1.1幾個(gè)概念智能：是知識(shí)以及運(yùn)用知識(shí)以解決問題的能力的總和。智能化：是指用計(jì)算機(jī)模擬人類的個(gè)體和群體，對(duì)知識(shí)進(jìn)行獲取、分析、處理、加工、管理和使用，達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策自動(dòng)化之目的。智能化走向設(shè)計(jì)自動(dòng)化的重要途徑。智能設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，以一種高度柔性和高度集成的方式通過計(jì)算機(jī)來模擬人類專家的設(shè)計(jì)智能活動(dòng)，對(duì)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。旨在取代或延伸設(shè)計(jì)環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的設(shè)計(jì)智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承和發(fā)展。智能設(shè)計(jì)的研究對(duì)象是如何提高人機(jī)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的智能水平，使計(jì)算機(jī)更好地承擔(dān)設(shè)計(jì)中各種復(fù)雜任務(wù)，成為設(shè)計(jì)師得力的助手和同事。簡(jiǎn)言之，智能設(shè)計(jì)乃計(jì)算機(jī)化的設(shè)計(jì)智能也。智能設(shè)計(jì)技術(shù)就是基于知識(shí)處理和操作的設(shè)計(jì)技術(shù)。3.1設(shè)計(jì)過程的智能化3.1.1幾個(gè)概念68智能設(shè)計(jì)研究的基本問題：①設(shè)計(jì)知識(shí)模型的表示與建模方法：設(shè)計(jì)知識(shí)模型的內(nèi)容包含兩個(gè)方面：設(shè)計(jì)對(duì)象的知識(shí)模型；設(shè)計(jì)過程的知識(shí)②知識(shí)利用：研究各種搜索方法、約束滿足方法、推理方法以及基于原型的設(shè)計(jì)方法等。③ICAD的體系結(jié)構(gòu)：它必須體現(xiàn)ICAD的基本思想，例如集成、多智能體協(xié)同工作、人機(jī)協(xié)同以人為本等。智能設(shè)計(jì)研究的基本問題：693.1.2研究概況與實(shí)例⑴設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)：兩種存在形式：用于方案綜合和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。⑵處理設(shè)計(jì)條件描述不充分問題的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案推導(dǎo)系統(tǒng)。⑶針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)多解性的模糊設(shè)計(jì)，模糊評(píng)價(jià)方法。⑷借助多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能建模系統(tǒng)將被實(shí)用化。

例如：用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777飛機(jī)獲得成功。這是世界上第一架無圖紙、無樣機(jī)上天的飛機(jī)。⑸將人工智能引入CAD系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的能力，及視覺、聽覺、語言的處理能力。⑹由計(jì)算機(jī)智能化地進(jìn)行處理原CAD繁瑣的操作。如能對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象自動(dòng)標(biāo)注尺寸；用戶只需要很少的操作就能把方便地作圖形修改；在圖形的繪制方面增加了智能導(dǎo)引的機(jī)制。⑺人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)：就是IICAD。設(shè)計(jì)過程的智能化只是將人對(duì)設(shè)計(jì)過程中的干預(yù)減少到最低程度。1991年人工智能的鼻組斐哲保姆(Feigenbaum)和錢學(xué)森教授不約而同地提出了人機(jī)一體化系統(tǒng)的概念，該系統(tǒng)采取以人為主，人與機(jī)械協(xié)作的技術(shù)路線，各自執(zhí)行自己最擅長(zhǎng)的工作，達(dá)到“超智能”。人機(jī)一體化系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)人在系統(tǒng)中的安全性和創(chuàng)新性，重視資源的再生性和社會(huì)性。面對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)對(duì)象，應(yīng)從整體最優(yōu)的前提出發(fā)，以尋求低值自動(dòng)化更為可靠。3.1.2研究概況與實(shí)例703.1.3初級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)與高級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較表4ICAD系統(tǒng)與IIAD系統(tǒng)的異同特性設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)ICAD人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)IICAD系統(tǒng)的物理分布一般集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上分布在同地或異地的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上領(lǐng)域知識(shí)單一多樣內(nèi)嵌智能體數(shù)量一般為一個(gè)多個(gè)功能集成=覆蓋各設(shè)計(jì)階段覆蓋各設(shè)計(jì)階段集成環(huán)境不強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的集成設(shè)計(jì)過程管理不強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過程規(guī)劃、控制與沖突消解產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理不強(qiáng)調(diào)是實(shí)現(xiàn)集成的重要手段共享產(chǎn)品信息模型及產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換不強(qiáng)調(diào)是實(shí)現(xiàn)IICAD的基礎(chǔ)通信不強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)基于Web的互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)人的作用=強(qiáng)調(diào)人的創(chuàng)造性、主動(dòng)性、主張人機(jī)協(xié)同強(qiáng)調(diào)人的創(chuàng)造性、主動(dòng)性、主張人機(jī)協(xié)同3.1.3初級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)與高級(jí)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較表4713.1.4智能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)⑴設(shè)計(jì)過程的再認(rèn)識(shí)探索適合于計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和有效的設(shè)計(jì)處理模型。⑵設(shè)計(jì)知識(shí)的表示如何建立一個(gè)合理而有效表達(dá)設(shè)計(jì)知識(shí)的知識(shí)表達(dá)模型始終是關(guān)鍵。面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示，框架式的知識(shí)結(jié)構(gòu)是目前采用的流行方法。⑶多方案的并行設(shè)計(jì)需求功能邏輯樹的采用，功能空間符號(hào)表示，矩陣表示和設(shè)計(jì)處理是多方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。針對(duì)設(shè)計(jì)問題的復(fù)雜性，采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行并行處理。⑷多專家系統(tǒng)協(xié)同合作以及信息處理多個(gè)專家系統(tǒng)協(xié)同合作是概念設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。模糊評(píng)價(jià)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法是目前解決多專家系統(tǒng)協(xié)同合作中的多目標(biāo)信息處理的最有效的方法。⑸再設(shè)計(jì)與自學(xué)習(xí)機(jī)制當(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)果不能滿足要求時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠返回到各個(gè)層次進(jìn)行再設(shè)計(jì)；同時(shí)采用歸納推理和類比推理等方法獲得新的知識(shí)進(jìn)行自學(xué)習(xí)和自我完善。將并行工程設(shè)計(jì)的思想應(yīng)用于概念設(shè)計(jì)過程中是解決再設(shè)計(jì)問題的最有效方法。⑹多種推理機(jī)制的綜合運(yùn)用演繹推理，歸納推理（包括理想、類比等推理）、各種非標(biāo)準(zhǔn)推理以及模糊推理等等。基于實(shí)例的類比型多層推理機(jī)制和模糊邏輯推理方法的運(yùn)用是目前智能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特征。⑺智能化的人機(jī)接口和設(shè)計(jì)過程中人的參與怎樣能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)自然語言的理解，對(duì)語音、文字、圖形和圖像的直接輸入輸出是一項(xiàng)重要的任務(wù)。對(duì)于復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題，如果沒有人的適當(dāng)參與也很難得到理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。3.1.4智能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)723.2設(shè)計(jì)信息的集成化3.2.1集成的兩個(gè)觀點(diǎn)與三個(gè)層次⑴計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS概念包含兩個(gè)基本觀點(diǎn)（出發(fā)點(diǎn)）：①系統(tǒng)的觀點(diǎn)。企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)（設(shè)計(jì)、制造、管理等）是不可分割的，必須統(tǒng)一考慮。②信息化的觀點(diǎn)。經(jīng)營(yíng)是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，其產(chǎn)品是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。

⑵90年代追求TQCSE，產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成應(yīng)包括三個(gè)層次：①功能集成。即有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的各種功能必須首先集成起來，例如產(chǎn)品需求分析、方案設(shè)計(jì)、裝配草圖設(shè)計(jì)、零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、產(chǎn)品可裝配性及可制造性分析等，以形成功能完整的設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)，這種集成稱為設(shè)計(jì)系統(tǒng)本身小環(huán)境的集成。②信息集成。是CAD子系統(tǒng)與下游或周邊子系統(tǒng)的信息集成，其核心問題是CAD子系統(tǒng)按STEP標(biāo)準(zhǔn)生成統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型并與其它子系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換與管理，這種集成稱為CIMS或并行工程環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜環(huán)境的集成。③企業(yè)間集成。是在敏捷制造模式下基于動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的虛擬產(chǎn)品集成開發(fā)，這時(shí)必須解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的企業(yè)間集成問題，這種集成稱為動(dòng)態(tài)聯(lián)盟虛擬設(shè)計(jì)大環(huán)境的集成。3.2設(shè)計(jì)信息的集成化3.2.1集成的兩個(gè)觀點(diǎn)與三個(gè)層次733.2.2集成化的含義與實(shí)例設(shè)計(jì)信息：包括產(chǎn)品信息、工藝信息和管理信息。

設(shè)計(jì)信息的集成化：是指不同事件的不同領(lǐng)域知識(shí)的集成，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和解析知識(shí)的集成，各種設(shè)計(jì)功能(建模、仿真、分析、計(jì)算等)的集成，各種設(shè)計(jì)理論和方法的集成，各個(gè)不同專家系統(tǒng)的集成，字符推理和數(shù)值計(jì)算程序的集成，CAD/CAPP/CAM/CAE的集成。設(shè)計(jì)信息集成對(duì)CAD的要求：設(shè)計(jì)信息的集成將是未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的主要模式。這一集成可以實(shí)現(xiàn)信息流的暢通，產(chǎn)品從構(gòu)思到實(shí)現(xiàn)可以在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成，減少信息的冗余。CAD所產(chǎn)生的實(shí)體模型將最大限度地被后續(xù)的分析、加工、工藝和仿真所利用。CAD/CAPP/CAM/CAE集成：CIMS要求將CAD/CAPP/CAM/CAE集成起來。CAD/CAPP/CAM/CAE的集成并不是將孤立的CAD、CAPP、CAM和CAE等系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的連接，而是從概念設(shè)計(jì)開始就考慮到集成，要建立一種新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、分析以及技術(shù)管理的一體化。

CAE：指對(duì)產(chǎn)品零件的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力等動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行有限元分析，以及考慮產(chǎn)品本身等因素的優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前集成化的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和圖形庫(kù)。（見圖20，21）3.2.2集成化的含義與實(shí)例743.2.3集成化的關(guān)鍵技術(shù)：6⑴計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)。⑵圖形輸入和工程圖樣識(shí)別。⑶產(chǎn)品造型技術(shù)。①參數(shù)化造型技術(shù)的特點(diǎn)：基于特征、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改和全數(shù)據(jù)相關(guān)。它是由編程者預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形約束，然后供設(shè)計(jì)者在造型時(shí)使用。與一個(gè)幾何圖形相關(guān)聯(lián)的所有尺寸參數(shù)可以用來產(chǎn)生其他幾何圖形。②變量化造型技術(shù)的特點(diǎn)：保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的優(yōu)點(diǎn)，但在全尺寸約束方面做了根本性改變。變量化技術(shù)將參數(shù)化技術(shù)中需定義的尺寸“參數(shù)”進(jìn)一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，而不是像參數(shù)化技術(shù)那樣只用尺寸來約束全部幾何。3.2.3集成化的關(guān)鍵技術(shù)：675⑷計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP它是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品及加工零件工藝參數(shù)進(jìn)行合理選擇。在CAD系統(tǒng)中建立的實(shí)體模型較為完善地描述了產(chǎn)品的幾何特征，工藝參數(shù)只是當(dāng)作圖紙上的標(biāo)注加以處理。這些模型進(jìn)入CAPP后，目前大多需要人工介入，以提取CAPP所需的幾何信息，補(bǔ)充面向加工的信息。這不僅造成了信息流的中斷和重復(fù)勞動(dòng)，而且可能發(fā)生信息丟失和錯(cuò)誤，降低設(shè)計(jì)的可靠性。⑸產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理