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面向零部件商品大数据应用的产品设计方法pdf/doc/txt格式电子书下载

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面向零部件商品大数据应用的产品设计方法pdf/doc/txt格式电子书下载

书名:面向零部件商品大数据应用的产品设计方法pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:王燕涛,邢毅飞

出版社:电子工业出版社

出版时间:2016-05-01

书籍编号:30394296

ISBN:9787121287367

正文语种:中文

字数:74766

版次:1

所属分类:互联网+-大数据

全书内容:

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前言

机械产品设计过程中对零部件的再利用一直是国内国际研究的一个热点。进入21世纪后,移动互联网技术与应用的极速发展,特别是大数据应用时代的到来,给机械产品设计人员带来了零部件商品数据集成应用的平台,面向零部件商品大数据应用的产品设计方法正是结合这一发展趋势,从理论基础、技术支持、系统原型实现等方面进行讨论。


过去通常被认为是不可实现的或者超前的一些先进设计理念与方法,随着网络软硬件、数据通信技术的发展,正在逐渐变成现实。作者以在机械制造领域产品零部件再利用多年的研究成果为核心,结合最新技术发展,编写了本书。


本书共分7章。


第1章 概述,介绍在当前网络移动技术的支持下,从对基于网络的零部件商品资源数据在新产品开发过程中所承担作用的基本认识角度,阐述开展零部件商品应用的必要性。


第2章 CCPID理论体系,介绍CCPID的内涵及其特征,分析零部件商品的复合属性,提出关键零部件驱动式产品创新方案再设计的研究思路。


第3章 CCPID关键部件驱动式方案再设计,详细讨论CCPID关键部件驱动的经济性方案创成过程及其关键支持技术,对影响经济性方案成本敏捷计算问题进行深入探讨。


第4章 CCPID零部件供应支持系统,建立CCPID经济性方案敏捷供应体系,分析支持敏捷供应系统的零部件商品获取模式,并对零部件供应商快速谈判问题和敏捷供应系统优化设计问题进行讨论。


第5章 CCPID 商品方案评价与优化,确立CCPID经济性方案中零部件商品的几个概念,建立方案经济性目标评价关键指标体系,建立了评价模型,并对商品方案的模糊优化问题进行了初步探讨。


第6章 CCPID动态联盟支持系统,分析CCPID动态联盟成员的敏捷和诚信品质,提出动态联盟成员快速评价方法,建立基于UML的动态联盟静态建模策略和基于细胞生长技术的动态联盟动态建模策略,讨论订单与合同的建立与管理问题。


第7章 CCPID零部件商品大数据应用系统,以CCPID汽车零部件商品仓储系统设计为实例,分析零部件商品大数据应用系统的基本思路。


本书第1章~第6章由王燕涛编写,第7章由邢毅飞编写。全书由王燕涛统稿。


由于作者水平有限,书中难免存在不妥和错误之处,恳请广大读者批评指正。

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进入21世纪,移动互联网技术的飞速发展,使得过去被认为是不现实的或者根本无法实现的一些理念与方法,逐渐变成了现实。在产品设计方法领域尤其如此,以往数量庞大的企业零部件历史遗留数据的应用问题,随着移动计算技术的广泛应用,零部件商品大数据正迎来新的应用时代。


统计资料表明[1],在新产品开发过程中,一个典型订单产品中,50%左右的零部件属于标准件与外购外协件(称为C类件),40%左右的零部件属于典型的变型零部件(称为B类件),而只有10%左右的零部件属于全新零部件(称为A类件)。这就说明,实际产品研发过程中很多方案的功能实现结构可以利用已有零部件通过不同形式的组合直接或间接实现,只有小部分功能要求特殊或者对于结构有特别要求的需要自行设计或者委托外单位进行设计加工制造。


这些分散在各个企业、各种领域内的零部件A、B、C类商品数据,数量庞大,应用困难。对于单个零部件,其聚集前的效用只是单个个体所展示出来的,当聚集成一个系统,即产品后,其效用则是急剧膨胀的。正如一滴水的作用是有限和微小的,但当大量或者无数的水滴汇聚到一起成为湖、海的时候,其所拥有的能量则得到了极大的放大,此即量变到质变的转化。大量的已存在的零部件商品大数据资源,对加快设计进程、扩展设计思路具有非常重要的意义。


产品设计过程的本质上是一个不断启发的过程,可以分为内部启发和外部启发。内部启发方式更多源于设计个体已有知识的启发;外部启发方式则是对现有知识的即时启发。内部启发方式是一个缓慢的、循序渐进的方式,与个体素质有很大关系;外部启发注重外部资源的应用,包括知识库、零件库、专家系统等。


我们可以将新产品的设计过程归纳为三个阶段:初级阶段、基本阶段和高级阶段。其中初级阶段主要为需求识别、概念设计阶段,这一阶段的创新自由度最高;基本阶段主要进行功能—结构设计,为实现需求功能寻找对应的结构方案;高级阶段主要是指功能—结构设计完成之后,对结构的性能进行优化设计,以寻求成本低、质量高的最佳功能—结构实现方案。产品方案的功能—结构—质量—成本最终落实到具体的零部件上,特别是核心零部件的功能—结构—质量—成本上。


此外,尽管设计成本占产品总成本的比重不高,但产品总成本的70%~80%在设计阶段已经确定[2]。因此,在新品设计阶段充分考虑应用80%~90%的已有商品化零件大数据,在保证原有功能—结构需求的前提下,通过企业外部供应商提供的已有商品化零件资源支持,将能够有效避免不必要的零件加工制造活动,降低开发成本,减少能源消耗[3,4],从而缩短新产品的研制开发过程,加快产品上市速度,获得比竞争对手更快的市场响应能力,在时间上抢占制高点,从而率先赢得客户的订单。


中小企业是产品创新的主体。经过这么多年的发展,理论界发展了很多先进的设计理念和设计方法,但真正在中小企业中得到应用实施的并不多见。不少企业的设计人员,基本上还是依靠自己的朴素方法,即自我学习、自我挖掘。此外,先进的设计理念需要使用者拥有很高的专业素质,需进行专门的学习与培训,对设计者自身专业素养要求较高,且提高是一个协作的过程,需要相互学习、相互启发。而中小企业受自身条件和现状的限制,其科研团队成员少,尤其缺乏相互交流、学习和提高的机会。因而,他们的设计过程相对是一个自我封闭的过程。其设计效率低下,思路窄,特别是在产品更新换代的设计中,受已有技术方案限制较多。究其原因,除了与其自身所掌握的专业知识有关外,与其掌握的信息资源太贫乏有极大的关系[5]。零部件商品资源信息的掌握与应用是至关重要的。实际调查探访发现,对于有一定专业背景的设计人员来说,只要在其设计开发过程中稍作启发,即可派生出许多不同的方案。


我国数量众多的中小企业需要获得有效的产品开发和管理手段来满足其产品客户化、快速交付的要求。传统产品开发过程的不足主要表现在:一方面,产品功能结构随着客户个性化的要求,以往“面向库存生产”的设计模式已经无法满足客户小批量、多品种的研发需求;一方面来自客户、企业内部非产品开发部门、合作伙伴等的要求和建议不能及时在产品中得到体现,缺乏参与产品整个生命周期设计的机会;最后,缺乏快速有效的集成方法和平台来支持他们参与产品开发的过程,无法迅速有效地将各方面的知识聚集到产品中来。


本书研究的基于商品化零部件大数据应用的产品创新设计方法,是通过借鉴现代设计方法及理论,基于移动网络的先进技术,研究商品化零件大数据资源快速应用的理论和实现技术。通过整合应用已有的广大中小型零部件供应商的商品零部件信息资源,在设计阶段完成由以往的几何结构设计向经济结构设计快速转变的一体化开发过程,为中小企业设计人员提高设计效率、扩展设计思路,提供切实有效的理论依据和技术支持,为我国中小企业参与全球化的市场竞争提供一种解决方案。

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2.1 引言


随着国家“转方式,调结构”经济发展战略的逐步推进,制造业企业特别是中小制造业企业普遍面临困境,产品市场竞争力差,发展后劲不足,其根本原因在于创新能力不足。如何充分利用目前市场上丰富的零部件商品资源,确定产品开发过程中所需的关键部件商品数据,形成驱动式设计条件,实现产品详细设计阶段的众多创新方案再生成,成为影响我国中小制造业企业创新能力的重要因素[6]。

2.2 CCPID的内涵及其特征


2.2.1 CCPID的概念


CCPID作为产品设计领域的一种创新设计模式,其概念可以做如下定义:


在产品的整个设计周期内,研发企业利用互联网技术,协同利用全球范围内的零部件商品设计与制造数据资源,快速地实现其产品创新设计过程中技术约束与经济约束的有效集成,及时获得响应客户需求的合格商品设计方案,称为面向零部件商品大数据应用的产品创新设计,即Commercial Component Big Data Based Product Innovation Design,简称CCPID。


与传统的产品设计不同,CCPID的设计过程强调零部件商品设计与制造资源的应用以及设计过程的商品化实现要求。


通常来讲,产品是指生产出来的物品,商品是指可以用于交换的劳动产品。产品不一定是商品,只有进入流通领域的产品才能称之为商品。进一步理解为:零部件商品是进入市场流通领域并由客户决定是否购买的零部件产品,其特征为,零部件价格明确,客户能够充分获知其性能以及质量等级等。与产品不一定会成为商品类似,产品设计的结果不一定能被市场所接受,但是商品设计的结果必须要满足市场竞争要求。从设计角度来看,产品设计与商品设计的区别在于,产品设计侧重于方案的技术性约束设计,如几何参数、特征设计等,而商品设计是在方案的技术性约束设计的基础上,综合考虑方案的经济性约束条件的设计与评价,是技术性要求与经济性要求的统一。


如图2-1所示为产品设计与商品设计的比较。企业一般通过四种途径(元素)来达到竞争优势,即产品(Product)、分销渠道(通路或网络Place/Channel)、价格(Price)、市场推广(Promotion)。这四种竞争优势中有三种—价格、分销渠道以及市场推广,构成了由“产品”向“商品”转化的重要组成部分。


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图2-1 产品设计与商品设计比较


实际产品开发过程中,由于受到设计经验、设计软件等限制,大部分设计人员更倾向于方案的技术性约束设计,将其精力主要放在如产品模型的几何参数、特征参数设计等,缺乏对市场因素的考虑[7]。而商品化设计则不同,如图2-1所示,商品设计是在方案的技术性约束设计基础上,要求综合考虑市场经济性约束条件的一种创新设计方法,考虑技术性要求与经济性要求的统一,以满足市场竞争的要求。


实现CCPID的基础是商品化零部件大数据的充分应用。当前,作为零部件商品大数据资源重用的解决方案之一,零件库系统的开发成为研究热点。早在20世纪70年代,德国标准化协会(DIN)为建立CAD标准件库而制定了标准件和通用件的DIN4000标准,并逐渐被包括我国在内的多个国家所采用。随着Web技术的发展和制造业的全球化趋势,ISO/TC184技术委员会(工业自动化系统与集成)又在DIN4000的基础上,制定了关于零件库数据表达和交换的国际标准ISO13584,为基于Web零件库的建立与应用提供了必要条件。国内外的相关研究主要集中于零件库基本原理、概念模型、逻辑模型以及零件族构造等,对零件库的信息表达、数据交换、使用和更新方法等进行了广泛而深入的研究[8-11]。


从国外目前已开发的比较成熟的网络零部件数据库系统,如Web2CAD、CADClick、Oblisk、inpart等来看,首先,国外提供网络零件资源服务的主要是一些大型零部件供应商,其系统价格昂贵,维护费用高,数据高度集中,需要定期更新。而国内的零部件制造商大都是一些中小型企业,无法单独提供全面、完善的网络零件库系统服务[12-14]。其次,这些零件库主要侧重于为设计人员提供2D或3D零件模型,即零件技术性方面的数据,支持设计人员把零件3D模型下载并直接插入到其所开发的方案中,提高方案设计效率。但对于零件模型经济性方面的数据,如商品化零部件商业文档中所包含的价格、供货期、质量信息、供应商综合信用等级、合格率、准时交付信誉、使用要求、性能描述、供货方式等,则缺少研究或被忽视。而后者,则决定了设计方案最终能否快速得以实施。


当然,应用已有的商品化零部件大数据资源,不仅仅是供应商零部件数据的获取与利用,还应从支持产品创新设计一体化过程的基础理论和集成模型的角度进行系统研究,即通过应用商品化零部件资源,反过来促进产品方案的创新再设计。除了对基于网络的商品化零件资源的快速利用策略和支持技术进行研究,还包括从商品化零部件的物质属性、能量属性与信息属性集成的理论角度,研究其几何、工程与商品信息间的耦合关系,建立CCPID

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