有關(guān)保質(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息模型研究

1、<p>　　有關(guān)保質(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息模型研究</p><p>　　摘要:保質(zhì)設(shè)計(jì)(Design For Quality,DFQ)也稱“面向質(zhì)量設(shè)計(jì)”，是一種強(qiáng)調(diào)面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念與方法體系。通過(guò)分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)各階段的材料質(zhì)量信息，建立支持保質(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息模型。本文就保質(zhì)設(shè)計(jì)與材料信息模型的技術(shù)過(guò)程進(jìn)行分析，以作技術(shù)交流和參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：保質(zhì)設(shè)計(jì)；材料信息；

2、模型研究 </p><p>　　Abstract: Design for quality (Design For Quality, DFQ) also known as the "design for quality", is an emphasis on system design ideas and methods for quality. Design of material quali

3、ty information at different stages through the analysis of products, building materials information model supporting dfq. This paper analyses the technological process design for quality and material information model, f

4、or technical exchange and reference. </p><p>　　Keywords: Design for quality; information; model research </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　材料信息是制造質(zhì)量信息的一個(gè)重要內(nèi)容，也是研究和建立統(tǒng)一的、實(shí)現(xiàn)

5、保質(zhì)設(shè)計(jì)過(guò)程中各階段信息交換與共享的基礎(chǔ)。質(zhì)量保證設(shè)計(jì)(DFQ)是將質(zhì)量保證和質(zhì)量管理融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一種新的設(shè)計(jì)方法，能為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)人員提供實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量所需要的所有信息，包括概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)，并將質(zhì)量管理與控制融入設(shè)計(jì)中。然而，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)保質(zhì)設(shè)計(jì)依然存在很多問(wèn)題，例如關(guān)于材料信息建模及利用的研究對(duì)制造過(guò)程的信息掌握不夠；在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)制造過(guò)程的質(zhì)量控制實(shí)際能力考慮不充分；大多數(shù)研究沒(méi)有考慮到信息表示從面向

6、設(shè)計(jì)者的信息模型到面向計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)化，以及對(duì)材料信息與CAD/CAPP/PDM/ERP等集成研究也不充分等等。材料信息可有效支持保質(zhì)設(shè)計(jì)決策，給設(shè)計(jì)人員提供有關(guān)質(zhì)量控制的實(shí)際狀況與能力方面的相關(guān)質(zhì)量信息，從而避免設(shè)計(jì)與制造脫節(jié)問(wèn)題的發(fā)生，更好的幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)質(zhì)量控制的實(shí)際狀況與能力設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，設(shè)計(jì)出更多既實(shí)用又高質(zhì)量的產(chǎn)品。 </p><p>　　1. 關(guān)于保質(zhì)設(shè)計(jì)中有關(guān)材料信息需求分析

7、 </p><p>　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)占有越來(lái)越重要的位置。“質(zhì)量”首先是設(shè)計(jì)出來(lái)的，產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段是質(zhì)量保證的首要環(huán)節(jié)，是質(zhì)量保證實(shí)施的源頭。質(zhì)量保證應(yīng)從傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制向產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)質(zhì)量控制轉(zhuǎn)變，從制造過(guò)程控制向前推進(jìn)到設(shè)計(jì)過(guò)程控制，基于保質(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息需求模型如圖1所示，它可劃分為功能設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)等4個(gè)階段，每一設(shè)計(jì)階段通過(guò)來(lái)自設(shè)計(jì)、工藝、供銷、財(cái)務(wù)及管理等部門的

8、人員組成DFQ小組協(xié)同工作，采用綜合的、整體性的、并行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。概念設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品規(guī)劃提出設(shè)計(jì)要求表（包括合理設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)）進(jìn)行產(chǎn)品功能原理設(shè)計(jì)，形成產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，概念設(shè)計(jì)從其它屬性中了解設(shè)計(jì)需求、信息來(lái)源等材料信息；初步設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)的繼續(xù)、詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要工作是根據(jù)產(chǎn)品的功能，進(jìn)行產(chǎn)品總體方案的設(shè)計(jì)和確定。這一階段既要確定產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，又要確定產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)和各零部件之間的連接方式，初步設(shè)計(jì)從材料類型中了解

9、滿足設(shè)計(jì)要求的材料種類；詳細(xì)設(shè)計(jì)是對(duì)初步設(shè)計(jì)階段完成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行細(xì)化工作。在這一階段，主要完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總圖的設(shè)計(jì)、零部件圖的設(shè)計(jì)、零件可加工性檢查、零件可裝配性檢</p><p>　　2.關(guān)于保質(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息模型分析 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)各階段對(duì)材料信息的需求，用來(lái)描述材料信息的屬性有基本屬性、性能屬性、材料類型、制造屬性及其它屬性等?；緦傩员砻髁瞬牧瞎芾矸矫嫘畔?；性能

10、屬性表明材料物理和化學(xué)性能方面信息；材料類型屬性表明了材料主要有金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料等種類，每種材料又可進(jìn)一步細(xì)分，比如有機(jī)高分子材料可分為功能高分子材料、合成橡膠、纖維和塑料；制造屬性表明了材料在制造過(guò)程中可切削性、變形程度、可成型性等方面信息；在其它屬性中添加了方便產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝人員來(lái)獲取材料信息的設(shè)計(jì)需求、信息來(lái)源、存在形式、存儲(chǔ)格式等。設(shè)計(jì)需求信息表明在某一設(shè)計(jì)階段對(duì)材料信息是否有需求。信息來(lái)源主要包括

11、企業(yè)內(nèi)部信息源和外部信息源，企業(yè)內(nèi)部信息源有產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、生產(chǎn)制造、質(zhì)量檢驗(yàn)管理、設(shè)備維修管理、人力資源等；企業(yè)外部信息源則包括供應(yīng)廠商、外協(xié)加工廠等。存在形式主要有以文檔、圖表、各類信息系統(tǒng)、專業(yè)技術(shù)人員知識(shí)等形式存在。存儲(chǔ)格式針對(duì)不同信息存在形式會(huì)有所不同，如文檔形式存在 </p><p>　　的信息有Office、XML、STEP等格式；圖表信息有CAD、VRML等格式；各類 </p><

12、;p>　　信息系統(tǒng)如CAD/CAPP/CAM/PDM/PLM/ERP/MRPⅡ/MIS等中的信息大多以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)格式儲(chǔ)存；技術(shù)人員知識(shí)則是以隱性方式存儲(chǔ)在專家頭腦里，屬于企業(yè)無(wú)形資產(chǎn)?；诖私⒘酥С直Ｙ|(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息模型如圖2所示。面向質(zhì)量設(shè)計(jì)環(huán)境下，初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)都需要材料信息的支持，初步設(shè)計(jì)從材料類型中了解滿足設(shè)計(jì)要求的材料種類；詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)材料性能屬性作出選材決策；工藝設(shè)計(jì)需要從制造屬性和基本屬性中了解被選材

13、料的實(shí)際質(zhì)量情況。 </p><p>　　3. 關(guān)于STEP材料質(zhì)量信息模型分析 </p><p>　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（StandardforTheExchangeofProductmodeldata,STEP）是一個(gè)關(guān)于產(chǎn)品信息表達(dá)與交換的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)是提供整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的產(chǎn)品信息描述和交換的中性機(jī)制，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)能夠在異構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行共享與交換，從而滿足產(chǎn)品生命周期內(nèi)各階段

14、對(duì)產(chǎn)品信息的不同需求及保證對(duì)產(chǎn)品信息理解的一致性。支持保質(zhì)設(shè)計(jì)的制造質(zhì)量信息系統(tǒng)采用STEP的信息建模工具EXPRESS-G來(lái)描述基于STEP材料信息模型。它可以支持應(yīng)用系統(tǒng)共享模型信息，并通過(guò)STEP中性文件方式實(shí)現(xiàn)與非STEP模型應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)保質(zhì)設(shè)計(jì)的材料信息表示從面向設(shè)計(jì)者的信息模型到面向計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)化。材料類是金屬材料類、無(wú)機(jī)非金屬類、復(fù)合材料類和有機(jī)高分子類的父類，材料類的屬性描述材料基本管理信息、

15、制造屬性信息及為方便設(shè)計(jì)和工藝人員管理而添加的信息，它被金屬材料類、無(wú)機(jī)非金屬類、復(fù)合材料類和有機(jī)高分子類繼承。金屬材料類是鋼鐵類、鋁和鋁合金類、鈦類、形狀記憶合金類、非晶態(tài)合金類、超導(dǎo)材料類和半導(dǎo)體材料類的父類；無(wú)機(jī)非金屬類是陶瓷類、玻璃類、耐火材料類、水泥類、發(fā)光材料</p><p><b>　　4. 結(jié)論 </b></p><p>　　總之，質(zhì)量保證設(shè)計(jì)是將質(zhì)量