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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 面向ETO產(chǎn)品大批量定制的虛擬設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 按訂單設(shè)計(jì)的大批量定制產(chǎn)品，具有多樣性和個(gè)性化特征，逐漸受到人們的追捧和青睞。本作品采用理論研究、算法實(shí)現(xiàn)與原型系統(tǒng)檢驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，針對(duì)大批量定制的ETO產(chǎn)品，開發(fā)了基于PDM和CAD系統(tǒng)的智能設(shè)計(jì)、多體仿真、優(yōu)化配置、工藝制造的一體化集成平臺(tái)，覆蓋ETO產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程，實(shí)現(xiàn)ETO產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)和開發(fā)全過程的數(shù)字化。最終縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品主要包括產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)系統(tǒng)、工藝變型設(shè)計(jì)系統(tǒng)、虛擬仿真測(cè)試系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)，通過對(duì)事物特性表技術(shù)的研究，建立了基于事物特性表的產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)模型。并在此理論研究基礎(chǔ)上，對(duì)CAD軟件、仿真軟件進(jìn)行二次開發(fā)，通過PDM系統(tǒng)的集成接口將參數(shù)智能計(jì)算技術(shù)、變型設(shè)計(jì)技術(shù)、工藝變型設(shè)計(jì)技術(shù)、虛擬樣機(jī)技術(shù)集成為一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)。 在面向ETO產(chǎn)品的大批量定制時(shí)，“開發(fā)”是一個(gè)創(chuàng)造性的過程，需要企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，確定新產(chǎn)品的工作原理；進(jìn)行新產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)；進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化；建立面向大批量定制的產(chǎn)品模型和過程模型。同時(shí)，“設(shè)計(jì)”的主要任務(wù)是：根據(jù)客戶的需求迅速地提供相對(duì)正確的報(bào)價(jià)；利用開發(fā)過程中建立的產(chǎn)品模型和過程模型，選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，快速設(shè)計(jì)產(chǎn)品和制造過程。 當(dāng)接到客戶的產(chǎn)品訂單時(shí)，先從PDM系統(tǒng)實(shí)例庫中查詢，如有相同實(shí)例則選擇現(xiàn)有零部件進(jìn)行制造；若沒有，則根據(jù)訂單要求在相似實(shí)例的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果返回系統(tǒng)平臺(tái)，利用計(jì)算得出的相關(guān)參數(shù)驅(qū)動(dòng)事物特性表和CAD模型進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，進(jìn)而根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的工作流程，對(duì)變型設(shè)計(jì)得到的模型進(jìn)行工藝變型、仿真分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。最終將新模型導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。在虛擬仿真設(shè)計(jì)過程中，用到的相關(guān)數(shù)據(jù)可以從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫（編碼庫、主模型庫、事物特性表（SML）庫、實(shí)例庫）中獲取。此外，該平臺(tái)是基于PDM軟件來實(shí)現(xiàn)ETO產(chǎn)品開發(fā)過程中數(shù)據(jù)處理和管理的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：本作品是順應(yīng)ETO產(chǎn)品低成本、高效率的需要開發(fā)的面向ETO產(chǎn)品大批量定制的創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)ETO產(chǎn)品定制全過程產(chǎn)品信息的數(shù)字化、參數(shù)化，提高產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。二、基本思路：通過對(duì)事物特性表技術(shù)的研究，建立基于事物特性表的產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)模型。并在此理論研究基礎(chǔ)上，對(duì)CAD軟件、仿真軟件進(jìn)行二次開發(fā)，通過PDM系統(tǒng)的集成接口將變型設(shè)計(jì)、工藝變型設(shè)計(jì)、虛擬仿真和結(jié)構(gòu)分析集成為一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)。三、創(chuàng)新點(diǎn)：1提出面向ETO產(chǎn)品大批量定制的智能設(shè)計(jì)、多體仿真、優(yōu)化配置、工藝制造一體化集成技術(shù)和系統(tǒng)，覆蓋ETO產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程，實(shí)現(xiàn)ETO產(chǎn)品開發(fā)全過程的數(shù)字化；2提出基于數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果與模糊專家系統(tǒng)規(guī)則庫融合的離合器知識(shí)規(guī)則生成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)離合器專家系統(tǒng)知識(shí)庫的自動(dòng)更新和完善；3提出基于相似性能參數(shù)和相似工藝的多級(jí)電動(dòng)工具工藝檢索機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具模具制造過程的自動(dòng)工藝流程生成。四、技術(shù)關(guān)鍵：1基于專家系統(tǒng)的參數(shù)智能計(jì)算技術(shù)；2基于事物特性表的變型設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝變型設(shè)計(jì)技術(shù)；3基于ADAMS的虛擬仿真測(cè)試和ANSYS的有限元分析技術(shù)。五、主要技術(shù)指標(biāo)：1建立支持ETO產(chǎn)品大批量定制的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，解決相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)在ETO產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問題；2開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、支持ETO產(chǎn)品大批量定制的設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)平臺(tái)；3通過系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)施和應(yīng)用，使ETO產(chǎn)品開發(fā)周期縮短30%以上，物理樣機(jī)試驗(yàn)減少40%以上，新產(chǎn)品開發(fā)成本降低20%以上。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、在基于事物特性表的變型設(shè)計(jì)中，將機(jī)械零部件的裝配約束關(guān)系轉(zhuǎn)化為事物特性表間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保證零件幾何形狀與裝配約束關(guān)系一致性。相比于傳統(tǒng)方式，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品廢品率，縮短了產(chǎn)品交貨周期。 2、引入相似性能參數(shù)，量化兩個(gè)零件工藝之間的相似程度，快速最優(yōu)地查找當(dāng)前零件的主工藝模板，同時(shí)采用相似工藝多級(jí)檢索機(jī)制，匹配外部主單元、內(nèi)部主單元、輔助單元的事物特性參數(shù)，使得零件工藝規(guī)程檢索效率大幅提高。 3、利用仿真模型進(jìn)行模擬試驗(yàn)，能減少“物理樣機(jī)”試制和試驗(yàn)的輪次，節(jié)省開發(fā)經(jīng)費(fèi)，縮短開發(fā)周期；仿真模型的模擬試驗(yàn)，還可用于替代難于進(jìn)行的危險(xiǎn)性試驗(yàn)，或用于模擬事故發(fā)生等場(chǎng)合。 4、在對(duì)CAD軟件和仿真軟件二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，通過基于PDM系統(tǒng)的集成接口，將參數(shù)智能計(jì)算技術(shù)、變型設(shè)計(jì)技術(shù)、工藝變型設(shè)計(jì)技術(shù)、虛擬樣機(jī)技術(shù)集成于一體，形成統(tǒng)一的ETO產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造，縮短開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)成本。5、作品關(guān)鍵技術(shù)已獲得軟件著作權(quán)5項(xiàng)、申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月，獲得**省第**屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。一、驗(yàn)收意見： 1）、“汽車離合器虛擬設(shè)計(jì)及模擬測(cè)試平臺(tái)研究開發(fā)”，**省科技重大（優(yōu)先主題）項(xiàng)目。編號(hào)：*科驗(yàn)字（2010）1449號(hào)。2）、“電動(dòng)工具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造一體化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”，**省科技重大（優(yōu)先主題）項(xiàng)目。編號(hào)：*科驗(yàn)字（2011）51號(hào)。二、軟件著作權(quán)：1）、2008年11月6日，“離合器虛擬仿真測(cè)試平臺(tái)數(shù)據(jù)處理與智能設(shè)計(jì)軟件V1.0”，獲得國家版權(quán)局頒發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)證書，登記號(hào)：2008SR28039。2）、2009年6月20日，“離合器智能參數(shù)化設(shè)計(jì)與虛擬仿真測(cè)試系統(tǒng)軟件V2.0”，獲得國家版權(quán)局頒發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)證書，登記號(hào)：2010SR006622。3）、2009年12月8日，“基于事物特性表的電動(dòng)工具變型設(shè)計(jì)軟件V1.0”，獲得國家版權(quán)局頒發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)證書，登記號(hào)：2010SR029685。4）、2010年6月20日，“基于事物特性表的電動(dòng)工具工藝變型設(shè)計(jì)系統(tǒng)V1.0”，獲得國家版權(quán)局頒發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)證書，登記號(hào)：2010SR051963。5）、2010年11月17日，“多功能液壓起升機(jī)械配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)v1.0”，登記號(hào)：2011SR023840。三、評(píng)測(cè)報(bào)告：1）、《電動(dòng)工具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)軟件》評(píng)測(cè)報(bào)告，**省電子產(chǎn)品檢驗(yàn)所評(píng)測(cè)，報(bào)告編號(hào)（Report ID）：（2010）電檢軟字7375號(hào)。2）、《汽車離合器虛擬設(shè)計(jì)、仿真分析、虛擬測(cè)試平臺(tái)軟件》，**省電子產(chǎn)品檢驗(yàn)所評(píng)測(cè)，報(bào)告編號(hào)（Report ID）：（2010）電檢軟字5531號(hào)。3）、《多功能液壓起升機(jī)械產(chǎn)品配置軟件》，**省電子產(chǎn)品檢驗(yàn)所評(píng)測(cè)，報(bào)告編號(hào)（Report ID）：（2011）電檢軟字4912號(hào)。四、用戶報(bào)告：1）、****工具制造有限公司用戶證明。2）、****汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司用戶證明。3）、**機(jī)械有限公司用戶證明。五、科技查新報(bào)告：**省科技信息研究院出具的科技查新報(bào)告，編號(hào)：201133B2101329。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、磁盤、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該平臺(tái)具有較強(qiáng)的通用性和兼容性，可廣泛適用于中、小型面向ETO產(chǎn)品訂單的企業(yè)，達(dá)到中小型企業(yè)從文本化向數(shù)字化、高效化的轉(zhuǎn)變。在為產(chǎn)品建立數(shù)據(jù)庫等模型后，企業(yè)只需參考平臺(tái)的操作說明書，從而實(shí)現(xiàn)面向ETO產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，同時(shí)保存相關(guān)設(shè)計(jì)文檔在平臺(tái)建立的數(shù)據(jù)庫中，供以后設(shè)計(jì)參考。本作品基于事物特性表等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，采用PDM/CAX集成系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能達(dá)到復(fù)雜產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的目的，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，減少了產(chǎn)品開發(fā)成本，從而提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。本平臺(tái)的使用，可以提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力、核心競(jìng)爭(zhēng)力和信息化數(shù)據(jù)管理能力，使企業(yè)在ETO產(chǎn)品開發(fā)周期上縮短30%以上，物理樣機(jī)試驗(yàn)減少40%以上，新產(chǎn)品開發(fā)成本降低20%以上。本作品已經(jīng)應(yīng)用于****工具制造有限公司的電動(dòng)工具項(xiàng)目以及****汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司的離合器項(xiàng)目，年增收上千萬元，直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)，我們不斷地將作品推廣應(yīng)用，目前正在“多功能液壓起升機(jī)械配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)”中試運(yùn)行。
同類課題研究水平概述
- 關(guān)于ETO產(chǎn)品的大批量定制，國內(nèi)外有很多相關(guān)的研究。比如，在國外，Zahed等針對(duì)ETO產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程提出過一個(gè)基于Web的框架，利用該框架可以讓客戶參與到設(shè)計(jì)過程中并為其提供定制產(chǎn)品。Bozarth等認(rèn)為ETO產(chǎn)品的大批量定制過程是一種復(fù)雜的生產(chǎn)策略，企業(yè)為了贏得基于時(shí)間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),應(yīng)該采用增加緩沖點(diǎn)的方法來延遲客戶對(duì)產(chǎn)品的影響。在國內(nèi)，魯玉軍等曾提出了實(shí)現(xiàn)ETO產(chǎn)品大批量定制的開發(fā)設(shè)計(jì)框架，研究了MC環(huán)境下ETO產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)的基本原理。張正文等提出將詳細(xì)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、文檔管理和產(chǎn)品跟蹤等制造執(zhí)行系統(tǒng)的功能引入到物流管理中，構(gòu)建針對(duì)ETO產(chǎn)品大批量定制的物流管理信息系統(tǒng)。 基于事物特性表的變型設(shè)計(jì)技術(shù)本質(zhì)上是一種面向ETO產(chǎn)品族或產(chǎn)品平臺(tái)的變型設(shè)計(jì)。目前，這種變型設(shè)計(jì)方法屬于數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)較新的研究領(lǐng)域，未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在國外的一些汽車行業(yè)有一定應(yīng)用。比如，Jeffrey B. Dahmus等人提出了基于共享內(nèi)部可交換的模塊來構(gòu)建產(chǎn)品族的方法。他的方法是首先開發(fā)每個(gè)產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)，在比較了通用和獨(dú)特的功能結(jié)構(gòu)后，通過規(guī)則來確定可能的模塊，以此定義可能的結(jié)構(gòu)，而每個(gè)結(jié)構(gòu)又通過功能產(chǎn)品矩陣來表示。而我們的基于事物特性表的變型設(shè)計(jì)技術(shù)是以事物特性表為基礎(chǔ)，結(jié)合ETO產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)對(duì)產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)過程進(jìn)行控制，來約束設(shè)計(jì)人員的隨意性，從而實(shí)現(xiàn)降低零部件種類的目的，并在CAD/PDM系統(tǒng)支持下，實(shí)現(xiàn)ETO產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)。動(dòng)力學(xué)仿真就是利用建模、仿真、優(yōu)化等技術(shù)，考慮研究對(duì)象在實(shí)際載荷情況及實(shí)際的邊界約束條件下，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，并與設(shè)計(jì)指標(biāo)相對(duì)比，進(jìn)行靈敏度分析和動(dòng)力修改，直到滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)為止。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，ETO產(chǎn)品的設(shè)計(jì)向著快速響應(yīng)、提高效率、增加可靠性等方向發(fā)展，因此，為了使ETO產(chǎn)品安全可靠地工作，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)必須具有良好的靜、動(dòng)態(tài)特性。這些都需要通過對(duì)ETO產(chǎn)品關(guān)鍵零部件在投入生產(chǎn)之前進(jìn)行相應(yīng)的虛擬校核和分析，才能確保工作可靠。
