市場競爭的日趨激烈化，使得傳統的設計生產方式已經不能適應市場需求的快速變化，增加產品多樣性及其個性化成為占領市場滿足客戶需求的重要手段。產品個性化的增加使得機械產品中出現大量非標設備，傳統設計方法在非標設備的設計方面顯得力不從心。產品需求的變化也促進了生產方式的轉變，在這種趨勢下，傳統的規模生產已經不能適應市場需求的變化，個性化的產品需要進行小批量甚至單件定制生產，生產批量的減少在一定程度上意味著生產成本的增加。因此，如何快速進行新產品的創新設計以滿足市場并在最短的時間內以低成本將新產品投放市場是亟需解決的問題。
在產品市場需求分析的基礎上，根據相關標準在已有的成熟產品基礎上進行系列劃分，并在功能分析的基礎上對全產品族進行模塊劃分，從而一步步建立產品的可適應設計平臺，以期在該平臺上能通過模塊的選擇、組合、升級、變型構成滿足不同顧客定制需求的產品，從而大大縮短設計周期，提高設計效率。在產品設計過程中即可在平臺上對產品進行靜、動態分析，不斷優化產品結構，提高各項性能指標，實現在可適應設計平臺上的動態優化設計。
1 測漏設備的模塊化技術研究
近年來，我國車輛、內燃機等行業得到快速發展，其相關產品質量與安全性能檢測也變得日益重要，其中氣密性檢測是保證其質量與安全的一項重要手段。在汽車行業，汽缸體、各種閥門、變速箱體等在出廠前，每一種零部件都需進行嚴格的氣密性檢驗。這就對測漏設備的設計與生產提出了更多的要求。近年逐漸興起的模塊化設計方法成為測漏設備生產企業快速響應市場的重要手段。針對測漏設備，其模塊化技術的研究主要在以下幾個方面：
(1)基于廣義模塊化設計方法規劃測漏產品型譜系列
以功能、結構和尺寸等較典型的產品為基礎，采用結構典型化、零部件模塊化、標準化的原則，設計出其他各種尺寸參數的產品，使其能覆蓋整個產品族。由于測漏產品選型的影響因素較多，故在研究測試型式（干式、干濕式、濕式）、所用介質（空氣、氦氣、水、油）、測試方法（壓差、流量）、總體結構（固定式，回轉式，移動式）等參數和規范基型尺寸基礎上，建立產品型譜系列。
(2)進行測漏產品族功能分解和模塊劃分
以被測工件為核心，將測漏產品劃分為通用模塊和專用模塊，并建立相應的模塊庫，建立起科學合理的模塊系統。模塊化產品族的開發模式可分為兩種，一是以固定尺寸標準形成產品結構尺寸系列，這樣的一組產品其內部接口完全相同，且在功能域、技術域、物理域等設計域內具有標準接口，適合以構建產品不同配置系列的方法構造產品族；二是當上述方法不能滿足設計要求時，則以參數化方法進行產品族設計，即以一個參數化數據結構表達一組產品，當所有參數被賦予一確定值時，可以唯一確定一個產品。在產品族模塊劃分完成后，需要對其進行編碼，完成唯一性確認，以企業自身特點為準則建立符合企業自身需求的編碼系統，并以其對模塊進行編碼。
(3)建立模塊的全參數三維模型
如選擇以參數化方法進行產品族設計，則提煉各模塊的主要參數，建立主要參數和其他參數的約束關系，通過參數驅動實現通用模塊變異，從而在市場需求變化時，通過模塊升級和變型實現相應模塊的更換，進而實現產品的快速可適應設計，以響應市場需求變化。
2 PDM技術平臺創建
產品的三維模塊庫創建完成后需將其入庫，即錄入到PDM（Product Data Management：產品數據管理）庫當中。PDM能實現對產品全生命周期中相關的數據、文檔、流程等的統一集中管理，使企業各部門和人員在統一平臺上進行產品設計、仿真、分析、工藝、制造等活動，能充分整合企業資源、打通數據壁壘，提升產品開發和管理效率，并提供供應商、服務商和客戶參與產品開發過程的渠道。
傳統設計方法和平臺中影響企業產品開發的瓶頸問題有信息孤島問題、數據安全問題、數據一致性問題和知識管理問題。通過PDM系統，將現有的流程固化，包括簽審流程、變更流程等，實現在正確的時間將正確的數據傳遞給正確的工作人員，保證最終數據的準確有效；通過PDM與外圍其他信息系統的整合，消除原來科研生產過程中各個信息系統的孤島，使得信息流更為順暢。可以為工藝、試驗、生產、服務提供準確的BOM數據源。增強產品設計過程中項目管理的閉環可控性，有效地降低設計風險，保證設計工作順利完成。
在PDM平臺上進行產品設計，可以實現設計過程的異地協同，不同設計場所的設計人員在設計過程中可實現設計數據的實時傳遞，突破傳統設計手段的空間壁壘，保持設計數據的一致性，從而縮短設計所需時間，提高設計效率。非標設備零部件設計與生產效率的提高關鍵在于提高原有設計圖紙的使用率，并提高非標件生產批量，因此需要實現零部件的標準化、信息化，這些功能甚至企業資源管理和計算機輔助設計(CAX)應用集成等功能都可以在PDM系統中實現。
3 可適應設計平臺的構建
在PDM平臺的基礎上，構建基于CAD/CAE/CAM/PDM與廣義模塊化設計思想的可適應設計平臺，市場需求的新變化將轉化為規范的用戶需求信息和設計過程中所需的各種技術參數，通過可適應設計平臺，基于用戶功能需求對用戶群進行分類，并根據用戶需求信息和產品結構設計特點確定合理的產品參數規格范圍。利用平臺的檢索功能，從已有的設計中找到與新需求最接近的已有設計樣本，根據新的功能或特性要求，對原有的設計進行模塊的升級或變型，從而獲得所需的性能；將原有功能特性進行調整，得到新的設計，對新設計進行靜、動態分析，以使結果得到最優化，最終獲得滿足新要求的最佳設計方案。
可適應產品設計平臺是參數化平臺與模塊化平臺相結合的產物，是一種滿足柔性設計的平臺。可適應設計平臺能夠適應未來的需求變化，當面對新的需求而要設計新的產品時，通過查找與之最接近的設計，并在已有設計上作出局部的調整與修改，得到所需設計方案，將可以大大減少設計時間和重復勞動，提高設計效率，從而保證新設計所消耗的成本最低。圖1顯示了基于可適應產品平臺的升級和變型過程。
圖1 基于可適應產品平臺的產品升級和變型過程
在傳統設計生產過程中，產品的生產目標是低成本、高質量、標準化，尤其在賣方主導的市場環境下，客戶難以參與到產品的設計過程中。而在可適應設計平臺中，客戶可以通過開放給他們的客戶端，在設計初期就可以調用已有設計對其新設計要求有形象的了解，并在設計全程參與其中，及時對設計方案作出修正。同時，產品的可適應設計平臺集設計、優化、仿真、管理等功能于一體。
4 基于可適應設計平臺的封堵缸計算過程
封堵缸是氣密檢測設備中在指定位置進行封堵的裝置。封堵缸缸徑有其特定的系列值，可以從所規定的系列值中選擇合適的缸徑。由于缸徑的選擇受多項參數的影響，所以在封堵缸的設計計算中比較繁瑣，工作量很大。在可適應設計平臺上，基于該平臺的PDM系統，將全部參數轉化為數據庫中的值，在程序運行時調用所需參數，從而將封堵缸缸徑計算規范化和快速化。圖2為封堵缸計算流程圖。
圖2 封堵缸計算流程圖
5 結語
本文論述了一種基于CAD/CAE/CAM/PDM與模塊化設計思想相結合的可適應設計平臺。旨在最大限度的利用原有設計資源，從而實現新產品的快速設計與投產，增強企業對市場需求變化的適應能力，增強企業競爭力。
傳統制造業發展到現在遇到了諸多的瓶頸，提高企業創新設計水平，以信息化帶動制造業的新發展，不失為現代制造企業脫胎換骨實現企業升級的一種重要手段。沒有落后的產業，只有落后的技術，以信息化技術改造傳統制造企業，必將使我國制造業水平得到更大的提高與發展。
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本文標題：非標設備的可適應設計平臺研究
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