产品创新设计理论、方法及工具(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2008-09-23 原文发表:2008-09-23 人气:20

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在仿真与虚拟设计技术方面，国内外的研究均较为活跃，在机械产品设计的仿真建模中，目前应用最广泛的包括有限元方法（FEM），有限差分法等。在一些实际应用领域，希望从仿真系统中得到在真实世界中无法亲身体验到的感受，从而能突破物理空间和时间的限制，也就是说需要仿真系统具有超越现实的虚拟性，这些客观需求推动了一种新兴的技术——虚拟现实（VR-VirtualReality）技术的发展；同时，在计算机虚拟现实系统（VRS）环境中的虚拟设计（VirtualDeign-VD）技术方面的研究也越来虎受到人们的重视。
在智能设计技术方面，各主要工业发达国家正从传统的CAD技术不断向智能CAD（ICAD）和人机智能化设计系统方向发展，对设计型专家系统的研究也正逐渐走向纵深，智能设计技术向着不但提供知识处理自动化，而且实现决策自动化，以支持大规模的多学科多领域知识集成设计全过程的自动化。
广义优化设计方面，国内的数值优化技术约在70年代初应用于工程设计，且目前离形和随机变量优化、结构优化、智能优化、优化建模和复杂系统优化方法学等领域的研究已取得具有相当水平的理论和应用成果，但对向前扩展到建立模型、处理模型，向后扩展到优化结果显示的全过程的研究还很不够，与主要工业发达国家有着一定差距。
三、“十五”目标及主要研究内容
1.目标
研究并掌握产品创新设计的理论与方法，并有重点地应用于一批产品设计中，提高产品综合设计技术，使自己的产品能够在产品质量、价格、交货期及功能、款式（造型色彩）等方面满足用户不断发展的需求，在激烈的市场竞争中占据较多的份额。
2.主要研究内容
（1）创新设计技术
开展对产品功能原理创新、结构创新和形态创新等方面理论及技术基础研究，为此着重研究创新设计技术中的原理方案设计目录（PCDC）、创新问题求解理论（TIPS）、材料选择，从而通过对原理方案的优选、分解和组合来产生新的原理方案；利用求解理论解决工程系统中新的需求与不能满足要求的旧系统之间的冲突问题，以及利用不同的材料选择来达到完全创新的设计结果。
（2）降低成本设计技术
在产品设计过程中采用面向成本设计技术和并行的成本估算技术是使产品成本降低的关键，其中重点要研究的是成本结构分析技术和价值工程分析技术，且需要构造多种专用的设计知识库来精确地并行估算成本。同时，目标成本控制技术和成本优化技术及对降低成本的知识基系统技术也是降低产品成本、提高产品竞争优势所要重点研究的内容。
（3）快速设计技术
开展基于网络的协同（异地）设计技术、并行工程技术研究，可以缩短产品的开发周期。其中，系列化模块化设计技术、人工智能技术、快速原型成形技术和虚拟制造技术也是快速设计的所要研究的重要内容。
（4）仿真与虚拟设计技术
建模/仿真方法学、仿真计算机、CAE和仿真软件是计算机仿真技术中的重要研究课题，对科学计算的可观化研究，分布仿真系统以及在将专家系统模糊决策和人工神经网络等技术引入仿真系统的研究将有助于形成一个高效的、智能仿真系统。开展虚拟现实（VR）技术的研究，使多种仿真技术具有一个更加真实方便的输入输出系统，并能使用户根据仿真结果快捷地作出各种决策。
（5）智能设计技术研究
智能CAD（ICAD）技术和人机智能化设计系统技术的研究，使得面向CIMS的智能设计走向智能设计的高级阶段，原理方案智能设计、协同求解、基于实例的推理、知识获取、表达和利用等技术也是智能设计技术所要研究的重要内容。
（6）广义优化技术
企业建模和规划策略技术、复杂系统优化算法、工程数据技术等均是广义优化技术所要研究的重要技术，对这些技术的研究使得人们能够从模型的建立、处理、一直到优化结果显示等全过程进行优化。

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