家具产品协同定制数字化设计关键技术研究

1、家具产品协同定制数字化设计关键技术研究 务 勺 出家具产品协同定制数字化设计关键技术研究郁舒兰,吴智慧 . . .南京林业大学家具与工业设计学院,南京摘 要:快速响应当今变化多端的市场需求,实现协同定制数字化设计制造与管理是家具制造业发展的方向。本文在对家具产品协同定制设计需求分析的基础上,建立了面向家具产品协同定制工作的体系结构,并研究了协同环境下实现家具产品数字化设计所涉及的基于模块化和基于可调节因子的产品数据模型建立、基于网络的数字化设计功能组件以及协同环境支持工具等关键技术。最后分析开发一个面向橱柜类家具行业的数字化设计和制造的原型系统的可行性。关键词:协同工作;定制;数字化;家具中图

2、分类号:文献标识码: 文章编号: ? 下 : . / . .下 .引言 家具产品协同设计与制造的需求分析随着国内经济的高速发展,人们生活水平日中国已成为全球重要的家具生产基地和出口益提高和居住条件的改善,家具产品的更新周期基地,培养和吸引了大批的家具研发技术人员和制造从业人员,形成了较为完善的家具设计制造 越来越短,而其功能的多样性和特殊性的要求越加工产业链。但中国家具制造业虽然已形成较大 来越高,家具产品的设计与制造的需求也相应地规模,却多以劳动密集型产品为主,不少企业引 发生了变化,主要表现为以下几个方面:入了、技术和设备,但由于产品信息管实现从量变到质变需求家具与家居行业作为与国民经济建

3、设和人民理手段和方式的相对落后,无法实现信息的高度集成和共享,在产品的设计、制造、管理、服务 生活需要密切相关的“常青产业”。未来 . 年,在国际和国内市场需求旺盛、国际家具产业转移等各个流程和世界先进水平相比尚有较大差距。家具产品是客户化要求非常高的产品,产品 的背景下,中国家具将进入第二个高速发展期,创新能力是家具企业的生命。创新性与客户化的 这个时期主要不是以量的扩张为主,而是以质的家具家居产品设计也需要专家、伙伴企业或客户 提高为主,其工业素质的提升和制造技术的刨的亲自参与。面对动态多变、创新资源分散化和 新,传统家具行业的改造、升级与转型,各家具社会化等特点,有效的协同工作机制、模式

4、及软 企业都面临着产品升级换代的压力,渴望可以通件支撑成为解决问题的关键。 过设计创新和敏捷制造使产品卖点清晰并取得更近年来,众多学者对协同定制数字化设计与 大的市场份额。实现大规模定制需求制造的关键技术从多方面进行了研究,取得了一随着国内房价的一路走高,消费者既希望购些成果。综合分析目前该领域的研究成果,还存置的家具能彰显文化品位,更希望家具能充分利在没有真正意义上的与家具行业和企业融合等问题。因此,本文以家具产品为研究对象,重点研 用空间以节省或拓展住房面积,希望住房里有梁究异地协同工作技术、数字化设计与制造技术、 有柱和边界不周正的地方能充分利用,储存空间产品数据管理技术等,为家具行业进

5、行规模化定 设计合理。对消费者日益扩大的多样化、个性化需求,需要采用先进的产品开发模式,按订单柔制敏捷制造模式研发提供技术基础。收稿日期: ?基金项目:国家 项目叭 ;江苏省普通高校研究生科研创新计划 苏教研号作者简介:郁舒兰 一 ,女,副教授,在职博士生,研究方向为与人们居住生活密切相关的家具家居产品设计。【 】 第卷 第期? 下匐性生产的设计制造生产能力。品组成的产品族;在产品族模型的基础上,利用现有的定制设计系统都是对已有产品进行参 网络技术和信息技术,根据客户的具体需求来快数选择或模块组合,并不能真正满足客户的个性 速生成定制产品,并对定制产品的成本和合理性化需求。顾客只能根据现有的信

6、息选择现有的产 进行评价。并将网上定制系统与、相品,不能体现面向大规模定制的产品定制设计特 结合,实现技术上的功能集成和管理上的职能集点。大多数系统没有对产品参数进行合理的约束 成。协同定制设计系统主要由三部分构成:数字化产品族模型的建立、定制产品的生成和定制产和判断,因此定制结果不一定合理。系统没有给品的成本估算 。出定制产品是否合理的提示信息。并且现有定制基于模块化和基于可调节因子的产品族设计系统一般为单向信息流动,只是顾客提交定制信方法相结合,对协同定制家具产品设计实现技术息给系统,没有系统信息实时反馈给顾客,从而进行全面的研究,使顾客真正参与到产品的设缺乏顾客与企业之间的信息交流。包括

7、顾客对产计中,充分体现顾客在购买过程中由 “被动接品需求、定制产品的更改、产品订单状态等信息受”到 “主动选择”地位的转变。在此基础上开的传递。大多数定制系统在顾客完成定制后,提发的定制设计系统能够在顾客提交定制产品时对供给顾客的只是简单的产品参数选择列表信息,产品的合理性做出判断,并结合原有产品实例对或者是简单的二维图片信息,没有提供定制产品新定制的产品进行推理设计,将最终设计结果以的详细信息 包括产品的三维模型信息、产品订 形式展现,更加形象直观地实现真正意义单信息、产品价格信息等 ,从而造成顾客对定的网上定制设计。制产品的信息模糊不清。实现设计制造数字化需求实现家具产品协同定制数字化设计

8、家具企业中各种信息 如图形、数据、知的关键技术识、技能等 均以数字化的形式表示,并通过网. 协同环境下的定制设计系统络在企业内部、企业之间、企业和经销商间传递,向客户提供与设计人员交流的手段和场所,且在虚拟现实、快速原型、数据库等多种数字化技包括电子邮件、共享白板、同步浏览、视频会议术的支持下,迅速协同设计并制造出相应的产品,和远程控制等各种协同工具;向各阶段工程设计实现生产过程的快速重组与对市场的快速响应。人员提供系统设计所需的协同及管理工具。为支面向产品全生命周期需求持多方设计群体的协同工作,系统须提供网络通家具产品生命周期包括市场调研、设计、制信、数据共享、数据管理、操作协调与冲突仲裁造

9、、销售、维护服务等。为避免差错和减少返等基本功能。工,在产品开发阶段必须全面考虑产品生命周基于产品族零部件和产品结构的相似性、通期各阶段的要求,对产品设计制造过程中的各用性,利用标准化模块化等方法降低产品的内部个版本进行存储,合理进行家具产品结构与配多样性。建立产品族模型所需的质量功能配置、置管理”。相容决策支持问题、表和事物特性表等技协同工作环境的需求术;实现定制产品的基于实例的推理技术、变型家具产品的定制是一个较为复杂的过程,需设计、参数化技术;实现成本估算的特征提要多领域人员的参与。客户、设计师、拆单员、取等。增加顾客可感知的外部多样性,通过产品管理者等一个群体为了能够有效地进行协作,必

10、和过程重组将产品定制生产转化或部分转化为零须有一个协同工作机制,进行项目管理、任务规部件的批量生产,从而迅速向顾客提供低成本、划、进度监控等过程管理的工作。高质量的定制产品。家具产品协同定制数字化设计体系. 基于的数字化设计技术的体系结构 数字化产品建模过程针对家具中某一范围内的产品,根据现有的 按照数字化设计的要求,把家具设计过程中和未来的可预测得客户需求,建立由该类相似产 积累的知识进行收集、提取、整理和存储,以方第 卷 第 下、 勺秒匕设计参数的远程传递。便新产品的开发。基于知识的家具数字化设计建模是在设计需求分析的基础上,检索设计知识. 家具产品协同创新数字化设计支撑工具字典目录,查找

11、家具产品模型库,如果存在知识. . 协同推理工具重用模型,对其进行变异设计,生成知识进化模组件中开发的产品零部件设计模板有许多,型,并重新添加到模型库中,如果没有可参考的是提供给设计者进行设计复用的,如何使设计者模型,则进行全新设计,形成新的模型,最终的正确地使用这些模板进行快速设计,即针对给设计模型就成为数字化快速设计模型。定的新需求,系统如何自动地分析与推理,寻找. 知识粒度与知识链合适的相似设计模板,供设计者修改或借鉴,完板式家具、橱柜、办公家具、实木/软体家成新品开发,这是家具产品数字化设计中必须解具、商场家具/家具配套产品将家具中方材设计知决的关键问题。为此,选用一种基于规则和实例识

12、、板件设计知识、木框设计知识、箱框设计知的协同推理技术 ? ,识和五金配件知识等不同粒度的知识根据家具设计来求解家具产品创新设计;为体现设计者对设计的需求以一定的逻辑方式衔接起来,形成一条知识知识的应用情况,选用面向对象的知识表达方法供应链以供给处于不同地域的多领域人员使用。? . . 家具产品编码来描述家具产品的设计知识;根据产品、部件、由于家具产品种类繁多,且结构层次分明,零件相似设计不同层次的需要进行相似度量。涉及的知识面广,所以用成组技术,对结构相. . 模糊综合评价工具似、功能相似、工艺相似的家具产品进行分类编对于某个家具产品设计任务,不同的设计者码,以便在设计过程中对不同类别的家具

13、、不同往往会提供不同的设计方案,究竟采用哪一种设种类、不同层次的零部件采用相应的知识或知识计方案,需要多领域专家共同决策。在对设计方案链进行智能设计,并将成功的设计结果按编码存进行评价时,有些评价指标很难进行定量分析,因储在对应的实例库中。对于产品层次编码,系统此需要采用模糊综合评价法来裁定设计结果。按照产品族部件族和零件族的层次建立相应的编. 网络支撑技术码以方便实例检索;而对于零件族编码,产品零分布对象技术已成为建立应用框架和软构件的件族编码比产品族部件族要表达的内容多,描述核心技术,系统采用/分布式组件对象模型,零件的特征复杂,需要兼顾成组编码法中串式和开发控件,嵌入 页面中供用户使用。

14、并式两种模式,建立柔性化、可扩充的链式结构. / /集成数据管理技术零件编码表达模型。 / /的协同工作中,往往 知识工程与的全面融合存在产品信息关联差,信息表达不充分等问题,全面融合的模式在遵守协约的协同工作平台为此采用 产品模型数据交换标准, 规上通过数据接和动态资源库连接实现知识的“无定了产品设计制造等全生命周期中所包含的各种界”交互,保持协同工作中实例库、数据库、规信息,为各领域的协同工作提供了产品数据交换则库等动态资源的实时更新,实现协同工作平台和共享的基础。系统建立在基于特征的协同设计的数据共享。与制造过程中,如设计特征、制造特征、形状特. 。 基于知识复用的组件设计征、材料特征、工艺特征、协作管理特征等。知识复用的形态核心是组件和基于组件的开橱柜类家具产品协同定制数字化设发。家具设计组件有零件级组件,也有装配级组件,这些组件的应用一