《智能制造》总结报告

摘要

在接到任务之后，我在中北大学图书馆借到了中国制造2025系列丛书之《智能制造》，通过简单地阅读我了解到，智能设计技术是智能制造过程中的一部分。作为制造过程新的重要手段，智能制造过程包括设计、工艺、生产和服务过程的智能化。

产品设计是产品形成的创造性过程，是带有创新特性的个体或群体性活动，智能技术在设计链的各个环节上使设计创新得到质的提升。通过智能数据分析手段获取设计需求，进而通过智能创成方法进行概念生成，通过智能仿真和优化策略实现产品的性能提升，辅之以智能并行协同策略来实现设计制造信息的有效反馈，从而大幅缩短产品研发周期，提高产品设计品质。智能设计主要有：面向多源海量数据的设计需求获取技术；设计概念的智能创成技术；基于模拟仿真的智能设计技术；面向性能优先的智能设计技术。

了解到以上基本知识后，我登录到中北大学图书馆，找到了一篇自己感兴趣的论文，是关于手表产品智能设计技术的研究及应用，作者是熊玮，发表于2015年，关键词为：手表、智能设计、知识工程、变型设计、UG二次开发。认真阅读之后，收获颇深，写出一下总结。

一．论文的主题与目的

主题：手表产品智能设计技术的研究及应用

设计系统的设计模型：飞亚达品牌手表的虚拟装配

目的：手表属精密仪器，在设计精度、规范性以及结构性能方面也有着更高要求。传统的设计模式掣肘严重，尤其表现在三维设计缺失、虚拟仿真分析薄弱和知识重用不足等方面。因此，该文提出了将智能设计技术应用于手表产品开发当中，用以提高手表设计的敏捷性和优质性。

二．论文的研究重点与思路

首先，通过智能设计理念的剖析和手表产品特点的分析，该文提出了手表智能设计系统的功能模型，并分析了产品配置、变型设计模块和知识库系统的设计方法和实现原理。其次，深入研究了手表知识的应用技术，提出了面向主题的知识分类方法，其中规则类知识的表示采用面向对和产生式复合表示方法，通过顺序排队算法实现推理，利用贝叶斯极大后验假设理论进行评价，并针对关联规则和配置规则的获取提供了策略；实例类知识的表示采用语义对象网络表示方法，通过最近邻算法来实现实例检索;约束类知识定义在KF模块中，可描述模型的几何约束和工程约束并自动实现推理。然后，本文对知识库的开发进行论述，建立了产品规则库、实例库和条录库，并讨论了知识库的实现原理，知识存储方法和管理方法。最后，本文利用VisualStudio2008作为系统开发工具，UG8.5作为二次开发对象，采用.NET三层C/S架构方式完成了智能设计系统的开发，并完成软件演示。

三．论文的研究内容：

（1）手表设计方法的研究。设计结果的准确性是设计系统的最基本要求。这需要对手表结构、设计要求、设计原理和设计规范有深入了解。因此，本课题首先从“如何设计一款合格的手表”展开研究，依据设计规则和核心设计参数建立产品模型，保证设计结果优质可靠。

（2）手表设计知识的研究。产品智能化设计是设计系统的精髓，也是设计系统发展的主流趋势。课题在知识重用方面主要研究了规则类知识、实例类知识和约束类知识的表示和推理，产品概念知识的获取和评价，以及产品实例的检索。

（3）手表设计知识库的研究。知识库是产品智能设计的基础支持，主要涉及数据库的开发技术，深入研究的方向是知识库的总体架构、知识在数据库中的存储方式和管理方法。

（4）UG二次开发技术的研究。UG二次开发技术是系统功能实现的核心技术，需要学习和精通，这意味着大量的API需要精通和学习，但有关UG二次开发技术研究资料和参考实例很少，只能逐步探索，因此是本课题研究的难点。

（5）参数化建模和特征建模技术的研究。产品变型设计是系统的主要应用。手表结构配置多变，造型概念突出，因此产品模型不仅需要参数化建模，还需要灵活多样的特征建模。尤其工程师的设计习惯是整个装配的直接设计而非单独设计各个零件，因此模型既要满足Top-Down设计，又要适应复杂的部件和特征变化，这需要对参数化建模和特征变型技术进行重点攻关。本课题在表达式驱动的基础上，重点研究了关联建模、知识建模和特征建模的相关技术，并灵活运用于产品建模中。

（6）手表设计系统的开发。该系统基于.NET三层ClS架构，以产品变型设计为核心，需求和知识为驱动力，面向行业三维设计薄弱的实际，开发有智能的概念配置和结构配置模块、基于Top-Down的变型设计模块、标准件与实例检索模块、仿真优化模块等。该系统对圆形表的适用性优良，极大提高了产品开发效率，降低了设计门槛，并且具有知识重用和信息共享的优点。

四．论文的创新之处：

相比于目前常见的机械参数化设计软件，突出创新点主要表现在以下方面:设计流程以需求和知识为导向，将产品配置和变型设计高度融合，能够实现智能化的配置和参数决策；变型模板基于自上而下的设计理念，复合了多种参数化和特征设计方法，一套模板即可表征组件和特征变异的所有形式;平台精简了人工化的参数定义，通过导航引导规范流程，并为复杂尺寸链和外观造型的设计开发了动画仿真演示功能，降低了设计门槛，提高了人机交互性。

此外，该设计弥补了三维设计缺失的短板。系统实现了多配置条件下，产品装配级的参数化和知识化变型设计，并提出了复杂尺寸链的优化决策。而且，知识导向贯穿设计过程。系统将KBE与CAX系统有机结合，以企业现有的数据库为数据源建立产品知识模型，运用多种知识表达与管理方法，实现设计流程的专家智能化。

该课题深刻把握产品开发模式的创新趋势，实现了手表智能设计、提高了产品知识的重用性，从而有效缩短新产品开发周期和提高市场竞争力。

五．论文结构

文章由六部分组成：

第一章“绪论”主要介绍了手表行业以及智能化设计技术的发展概况，阐述了关键技术的研究现状和发展趋势，解释了课题的研究意义和来源，并且概括了本文的主要内容。

第二章“手表产品智能设计技术的研究”首先对智能化的理念进行剖析，然后论述了手表的结构特点和设计要求，进而提出了需求和知识双重驱动的开发模式，建立系统的功能模型，最后详述了各业务模块和知识库系统的功能。

第三章“手表产品领域知识的研究”对手表的设计知识按主题进行了划分，研究了规则类知识、实例类知识和约束类知识的表示与推理技术，并对产品概念知识的获取和评价技术进行了详述，并提出了基于偏好信息的实例检索方法。期间应用到了产生式、语义对象网络和面向对象的知识表达方式，涉及到DSM评价、顺序排队算法、候选消除算法、贝叶斯算法。

第四章“手表产品设计知识库的研究与开发”研究了知识库的设计方法，提出了规则库、实例库和条录库的分层结构，分析了知识库的存储和管理方法。

第五章“手表产品智能设计系统的开发”首先提出了基于.NET的三层C/S系统架构，然后分述了系统的表示层、业务逻辑层和数据访问层的设计原理和方法。

第六章“手表产品智能设计系统的应用实例”解释了系统各功能模块的应用方法。

部分章节框架结构图如图1-1所示：

图1-1论文体系结构

六．论文不足之处以及进一步思路：

智能设计是一个较为宽泛的命题，需要多方面的理论和实践支持。该论文理论应用程度较浅，仍有许多工作需要继续深入和展开。该课题今后需要重点解决的问题和深入学习的领域主要在优化产品模型方面，随着模型的组件和特征定义的越来越复杂，模型现阶段面临的突出矛盾和解决策略是：特征兼容性差,时常会在特征变异时出现建模冲突，而设计师因为难以理解装配树的层次结构导致错误难以排查，这需要更科学的运用建模技术;约束类知识的定义较为死板和欠缺，只能实现一定程度的知识决策和驱动，今后要丰富模型的约束规则；模型包含的信息过于庞大，在加载参数时，模型更新较为缓慢，并占用大量内存，对此问题暂无解决策略，需要更深入的研究。

七．收获

通过此次阅读文献，我在阅读文献上有以下收获：

1、文献阅读的顺序:找到相关文献后，一般先看文献的摘要，看看摘要是否跟自己的研究课题方向相关;接着看参考文献，如果参考文献中80%以上不是最近3-5年的文章，该文献的参考价值就不大了(阅读经典文献除外);然后再看引言，注意引言中是怎么阐述其研究思路的，是怎么得出要做所做研究的想法的。如果这三个方面都跟自己的研究方向相关，就可以仔细的阅读全文了。

2、泛读与精读相结合:如果一篇文献看完摘要后感觉对自己的研究思路帮助不大，仅仅能够帮助了解别人研究进展，读完摘要即存档不再继续读下去，这种文献阅读叫“略读”;除了读完摘要，还仔细看完参考文献和引言的文献阅读叫“概读”;将全文看完，并结合自己的研究思路进行分析,这种文献阅读叫做“详读”。详读了一篇论文后发现有很多的启发和思路，并且根据自己在读这篇文献时的问题和想法，展开来查看其他的相关文献和书籍，以便弄懂相关概念和问题，这样对一.篇文献进行阅读叫“精读”。在展开文献阅读时，需要将这些阅读方法结合使用，我的经验是“略读”、“概读”的文献占总阅读量的70%，“详读”的文献占总阅读量的20%，“精读”的文献占总阅读量的10%。

3、坚持记笔记和反复阅读:总结一套适合自己记笔记的方法，重要的结论，经典的句子，精巧的试验方案一定要记下来，供以后参考、引用和学习;看完的文献千万不要丢在一边不管，几个月后一定要重新温习一遍，可以根据需要，对比自己的试验结果来看，在以后看文献过程中遇到相似的文献，可以把以前阅读过的论文和笔记拿出来对照阅读。

4、电子文献与纸质文献结合看:对于“略读”、“概读”的文献可以直接看电子版，但“详读”，特别是“精读”的文献一-定要找纸质文档来看，可以找期刊或论文集原本，也可以打印出来读,我大部分打印出经典的或重要的文献进行“精读”。

5、抓住主要文献的主要内容进行总结和评述:阅读完一-篇文献后，特别是“精读”过的文献，不能一句一字的读完了就万事大吉了，需要对文献进行总结和评述，这样才能使阅读过的文献对自己写论文真正有帮助。

参考文献

[1]窦玮. 手表产品智能设计技术的研究与应用[D].广东:广东工业大学,2015:1-120

[2]国家制造强国战略咨询委员会，中国工程院战略咨询中心.智能制造[M].北京:电子工业出版社，2016:52-54.