企业产品开发工作统计表明变型设计和适应性设计占企业90%以上的设计工作量,快速产品开发成为企业的核心竞争力。本文结合国家863项目、江苏省高技术计划研究项目的需求,以支持产品快速设计研究为主线,在网络化、数字化设计环境下,系统研究支持产品快速设计的相关理论、关键技术与应用。主要研究内容和成果如下: (1) 分析研究了设计重用的基础框架,提出了产品设计重用层次和重用空间概念,探讨了标准件、外购件重用策略,分析了目前设计软件支持重用的不足,提出了基于设计过程的设计重用建模策略和方法,研究了基于重用的产品设计模型,并给出了产品平台的效能评估方法。 (2) 研究分析了基于实例的推理方法,在复杂机械产品设计类型和设计过程特征分析基础上,建立了复杂产品树状产品实例库,提出了基于模板的实例定制方法,给出了二阶段实例检索策略及相应算法,实现了3D实例模型的快速预览,并开发了基于实例推理的起重机产品设计原型系统。 (3) 研究总结了知识管理的内涵,分析了产品设计知识的应用特征和设计知识管理需求,提出了设计知识管理框架,该框架包含三个部分:多种知识源设计知识获取、知识建模和设计知识检索,研究了基于本体的设计知识建模方法,并提出了多视图的设计知识检索策略等。 (4) 分析总结了基于设计结构矩阵(Design Structure Matrix,DSM)的产品开发过程建模方法,利用代数分析方法给出了耦合活动集识别、设计活动层级划分、开发过程优化重组算法、耦合活动集解耦方法,给出了应用DSM建立产品开发过程的策略,分析了设计迭代的特征,建立了设计迭代的改进DSM建模方法,并通过一个实例说明DSM建模方法的实用性。 以上述研究成果为基础,建立了面向工程机械行业的产品快速设计系统结构,开发了基于实例的产品设计工具、设计知识管理工具、基于ASP的通用件产品目录库工具及工程机械产品快速设计系统,并应用于水泥摊铺机产品快速设计,取得了满意的效果。