产品开发是企业的一项最重要的活动。产品生命周期的缩短以及市场竞争的加剧对企业的产品开发提出了更高的要求。在较短周期内开发出低成本高质量的产品是企业提高竞争力、摆脱困境的关键，也是大多数企业实现自身发展面临的一个“瓶颈”。本文以武汉钢铁(集团)公司连续带钢生产线的重要装备——开卷机为应用背景，深入系统地研究了能科学重用企业的产品信息资源，有效支持快速响应设计的产品设计理论、方法及其实现手段。 提出一种需求驱动的面向快速响应的机械产品集成设计系统体系结构。研究了该体系结构的使能技术，指出该体系结构的关键在于能科学、有效地重用企业的产品信息资源，支持现有产品设计资源的复用。 综合事物特性表技术和面向对象技术的特点，提出一种基于事物特性表和面向对象的复合产品模型，既便于产品结构的复用，又能表达产品设计的过程性和动态性。 分析了传统产品开发方式存在的不足，重组并建立适合于并行设计的产品开发流程。采用由IDEF3到OPN网建立产品开发流程模型，在SmarTeam平台上实现了产品设计过程管理。 根据问题属性既有数量点值又有区间值的特点，提出一种新的实例检索模型，并给出相应算法。开发了CBD与PDM之间的数据接口，建立了PDM下的基于实例的设计系统。通过分析数据库中历史设计与当前设计需求之间的相似度，从产品数据库中提取最相似实例，达到设计资源复用的目的。 研究了产品设计阶段的成本影响因素，引入产品成本相关特征的概念，提出了产品成本估算系统框架。以开卷机为例对自学习式成本估算法进行验算。该方法克服了通常孤立地研究设计各阶段的成本预测和分析的不足，能够在产品概念设计阶段对产品成本作出预报，且精度高于传统方法。 研究了应用系统集成技术。实现了CAx与PDM封装集成、接口集成、无缝集成三个层次的集成。开发了开卷机数字化设计、分析以及仿真计算机支持平台，进行了实例验证。应用结果表明：该系统能够有效地缩短开卷机的产品开发周期，提高开卷机的设计质量，减少废品损失。研究成果可以推广应用至其它典型产品。