机械CAD及其应用第七章产品协同设计的提出与概念
(完整版)什么是协同设计
协同设计系统主要由协同工作系统、协同设计系统、分布式产品数据管理、安全控制、决策支持和协同工具等功能模块组成。
（1)协同工作系统：它包括协同系统管理和协同工作管理2个子模块。
前者对整个系统进行有效管理，后者负责对协同设计过程进行管理，统筹安排开发中的各种活动和资源。
（2)协同设计系统:它提供系统的设计功能。
设计人员在数据库的支撑下，利用该模块进行协同设计（包括设计计算、结构设计和分析等）。
(3）分布式数据管理：该模块对所有产品数据信息、系统资源和知识信息等进行组织与管理.(4)安全控制：该模块负责对进人系统的用户、协同过程中的数据访问和传输进行安全控制。
（5）决策支持：它为协同设计提供决策支持工具（包括约束管理和群决策支持等).（6）协同工具:该模块为协同设计提供通讯工具（包括视频会议、文件传输和邮件发送等)。
[编辑](5）安全技术。
它包括访问控制和数据安全传输；（6）异地协同工作技术.如Netmeeting、e_mail、Agent技术、CORBA技术等；（7)协同工作中的冲突消解。
此外，还包括标准化技术、网络基本技术等。
在这些关键技术中，有的研究理论已比较完善，如网络数据库技术、面向对象技术以及网络基本技术等，但协同设计的管理技术、协同工作中的冲突消解技术还处于探索阶段。
［编辑］2、基于协同设计的知识管理模式面向协同设计的知识管理聚焦于设计任务与知识的协同，如知识获取（主动搜索知识、动态知识匹配和自动知识推送)、利用已有知识f不仅是文档，设计活动特有的知识形式，如零件库、程序化知识和知识服务等，针对设计知识的特点提供多种知识利用形式,提高知识利用的效率）、创造新知识(提供可控的异步、同步知识交流工具和知识活动流程管理)等，这些都需要知识管理工具和知识库的支持。
面向协同设计过程的知识管理主要包括以下几方面内容：(1）对协同设计的过程知识的管理协同设计的过程知识管理主要是对过程模型建立阶段建立起来的过程模型进行分类和管理,并以此建立产品设计的过程参考模型库，以便实现产品协同设计过程的重用和改进，并对各种知识活动中的知识进行关联，建立系统化的和集成的知识库。
CAD工程图纸与设备交互设计
CAD工程图纸与设备交互设计CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）是一种通过计算机系统进行设计和绘图的技术。
在CAD中，工程图纸起着至关重要的作用，它是工程项目的细节描述和记录。
随着科技的不断进步，CAD 已经成为许多设计工程师和专业人士的首选工具。
然而，CAD的设计过程是复杂和繁琐的。
为了更好地进行CAD设计，设备交互设计是一项必不可少的技巧。
设备交互设计是指利用CAD软件进行设计时，将各种设备和构件合理地组合在一起，以实现设备的交互作用和功能。
通过设备交互设计，我们可以更好地展示和模拟设备在真实工作环境中的运行情况。
以下是一些CAD工程图纸与设备交互设计方面的技巧和要点，希望对使用CAD软件进行设计的读者有所帮助。
首先，要充分理解和熟悉所设计设备的功能和特性。
只有了解设备的作用和使用要求，才能更好地进行设计。
这需要设计师和工程师与设备制造商进行有效的沟通和合作，以确保对设备的理解准确无误。
其次，要善于利用CAD软件的建模和布局工具。
CAD软件提供了各种功能和工具，可以帮助我们创建三维模型和进行布局设计。
在建模过程中，我们可以使用各种几何形状、曲线和曲面，以便更精确地描述设备的外形和结构。
在布局设计中，我们可以合理地安排设备的位置和连接方式，以最大程度地发挥设备的功能。
此外，要注意设备之间的相互影响和空间限制。
不同设备之间可能存在冲突和干扰问题，比如过于接近或相互遮挡，这可能会影响设备的正常运行。
因此，在进行设备交互设计时，我们需要仔细考虑这些问题，并合理调整设备的布局和安装方式，以确保设备之间的相互配合和协调。
另外，为了更好地进行设备交互设计，我们还可以考虑使用CAD软件的仿真功能。
通过对设备进行仿真分析，我们可以模拟和评估设备在不同工况下的性能和运行情况。
这可以帮助我们更好地了解设备的表现，检测潜在的问题并进行优化。
仿真分析还可以帮助我们提前发现和解决一些设计上的难题，提高设备的可靠性和效率。
机械设计中的CAD技术与应用
机械设计中的CAD技术与应用机械设计是现代制造业中不可或缺的一环。
随着科技的不断发展，计算机辅助设计（CAD）成为机械设计领域中的重要工具。
CAD技术的出现和应用，极大地提高了机械设计的效率和精度，本文将探讨机械设计中CAD技术的相关特点和应用。
一、CAD技术的基本概念CAD技术，即计算机辅助设计，是指利用计算机来进行设计和绘图的一种技术。
它通过计算机操作和数据处理，实现了传统手工绘图所不能达到的高效率和高精度。
CAD技术的应用领域非常广泛，其中在机械设计领域的应用尤为重要。
二、CAD技术在机械设计中的应用1. 三维建模CAD技术可以通过三维建模软件，将机械设计的物理模型转化为计算机模型。
通过三维模型，设计师可以直观地了解机械产品的外观和结构，从而更好地进行优化和改进。
同时，三维模型可以帮助工程师快速生成工程图纸，减少手工绘图的时间和误差。
2. 绘图和尺寸标注CAD软件拥有强大的绘图功能，可以根据设计师的需求绘制各种类型的图纸，如装配图、零件图等。
在绘图的过程中，CAD软件还能够自动进行尺寸标注，提高了标注的准确性和效率。
3. 部件和装配的模拟与分析CAD软件不仅能够进行设计和绘图，还可以对机械部件和装配进行模拟和分析。
通过虚拟仿真，设计师可以对设计方案进行验证，发现潜在的问题并进行改进。
同时，模拟和分析还可以帮助设计师评估机械产品的性能和寿命，提高产品的可靠性和安全性。
4. 快速原型制作CAD技术与快速原型制作技术相结合，可以实现快速模型的制作。
设计师可以通过CAD软件生成机械模型的数字文件，然后利用快速原型制作设备，将数字文件转化为实体模型。
这样，设计师可以更快速地进行样机制作和测试，缩短产品开发周期。
5. 与其他软件的集成CAD软件可以与其他机械设计相关的软件进行集成，如计算机辅助工程分析（CAE）软件、计算机辅助制造（CAM）软件等。
通过软件的集成，可以实现从设计到分析，再到制造的全过程集成，提高机械设计的效率和一致性。
CAD系统二次开发-协同设计的概念及其相关技术
一、先进制造技术对CAD技术的影响
2、并行工程对CAD技术的影响——过程集成
并行工程（CE— Concurrent Engineering） 是在1988年美国的国家防御 分析研究所提出的。并行工程 把时间作为关键因素，它以缩 短产品上市时间为目标，从产 品设计到产品报废的整个生命 周期，全方位地解决所用时间 问题。并行设计是并行工程的 主要组成部分，要求产品设计 及其相关过程并行进行，是设 计及相关过程并行、一体化系 统化的工作模式。
一、先进制造技术对CAD技术的影响
2、并行工程对CAD技术的影响——过程集成
并行工程是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并 行、一体化设计的一种系统化工作模式。这种工作模式力图使开发者 从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本、 进度和用户需求等作为设计环节的约束条件，以避免或减少产品设计 开发到晚期才发现错误。 其主要特点是过程集成，对企业的各种业务活动过程尽可能多地 转变为并行过程，使在设计早期就能考虑到产品的可装配性、可制造 性、可测试性、可维护性及成本合理性等因素，使各阶段工作及时交 流、协调。 对CAD系统而言，主要解决： 1）支持开发过程中的重构和建模； 2）实现协同设计的环境，支持多学科队伍的协同工作； 3）提供功能集成、信息集成。
频会议系统、远程协作等。其中视频会议是指分布于各地的会场通过通信
网实现视频、语音、文字、数字和图片共享；远程协作是分布于各处的用 户可以在各自的计算机平台上进行对相同对象的操作，以完成一件工作。
分布式异步模式：在不同时间不同地点进行同一任务的合作方式，如电子
邮件，多媒体邮件系统是其发展的最高模式。
二、协同设计的理论基础——CSCW
二、协同设计的理论基础——CSCW
机械设计基础中的CAD与设计软件应用
机械设计基础中的CAD与设计软件应用在机械设计基础中，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）和设计软件的应用是不可或缺的一部分。
CAD和设计软件的使用可以大大提高机械设计的效率和精度，同时也给设计师提供了更多的创作空间和可能性。
本文将探讨CAD和设计软件在机械设计中的应用，并介绍其在不同阶段的具体操作和技巧。
第一部分：CAD和设计软件的概述CAD是一种通过计算机技术来进行产品设计和工程制图的方法。
它通过三维实体建模、参数化设计和虚拟模拟等功能，帮助设计师在计算机上进行产品的设计和分析。
设计软件则是CAD的具体工具，包括AutoCAD、Solidworks、Creo等等。
第二部分：CAD和设计软件在机械设计的初期应用CAD和设计软件在机械设计的初期应用主要包括产品概念设计和初步的三维建模。
在产品概念设计阶段，设计师可以通过CAD软件绘制草图或进行手绘的数字化，进一步展开产品设计的构思。
在初步的三维建模中，设计师可以使用CAD软件创建基本的几何体，如球、圆柱、立方体等，并通过操作软件的工具和命令进行组合和修整，逐步形成产品的整体结构。
第三部分：CAD和设计软件在机械设计的详细建模和分析CAD和设计软件在机械设计的详细建模和分析阶段中具有重要的作用。
在详细建模中，设计师需要根据产品的实际要求和功能需求进行更加精细的三维建模，包括添加零部件、构建装配体和进行材料属性等设定。
CAD软件提供了丰富的工具和功能，使得设计师可以更加准确地模拟和展示产品的结构和形态。
在分析阶段，设计师可以借助CAD软件进行各项工程分析，如强度分析、运动仿真、流体分析等。
通过对产品的分析，设计师可以评估产品的可靠性和性能表现，并在此基础上进行优化和改进。
第四部分：CAD和设计软件在机械设计的工程制图和文档输出CAD和设计软件在机械设计的工程制图和文档输出中也起到了关键的作用。
设计师可以利用CAD软件生成二维制图，包括零件图和装配图等。
CAD在产品设计研究中的应用
CAD在产品设计研究中的应用在当代科技发展的背景下，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）已经成为了产品设计领域不可或缺的工具。
CAD 的快速发展与广泛应用，极大地提高了产品设计的效率和质量。
本文将探讨CAD在产品设计研究中的应用，并着重介绍其在设计流程中的几个重要环节。
一、概述CAD是指通过计算机技术来辅助完成各种设计任务的过程。
在产品设计研究中，CAD的应用不仅可以提供直观的设计效果展示，还可以进行快速的模型构建、材料选择、工艺分析等，从而帮助设计师优化设计方案。
下面将分别介绍CAD在产品设计研究中的几个关键环节。
二、产品设计方案的制定在产品设计的初期阶段，设计师需要制定合适的设计方案，CAD可以在此过程中提供重要的辅助。
通过CAD软件，设计师可以快速创建三维模型，并对其进行编辑和调整。
此外，CAD还支持对模型进行参数化设计，即在保持模型几何形状不变的情况下，通过调整参数来达到不同的设计效果。
这一功能大大提高了设计师在方案制定中的灵活性和高效性。
三、产品结构的优化在产品设计中，结构的合理性和优化是非常重要的。
CAD软件可以为设计师提供强大的结构优化分析功能。
通过对三维模型进行有限元分析，设计师可以了解不同结构设计对产品强度、刚度等性能的影响，并优化设计方案。
CAD软件还可以实现结构拓扑优化，即通过分析和计算，删除或调整模型中不必要的材料，以达到减轻重量、提高产品性能的目的。
四、材料选择与性能分析产品设计过程中，材料的选择与性能分析对产品的成功与否至关重要。
CAD提供了丰富的材料库和性能分析工具，可以帮助设计师从多个角度评估不同材料的特性。
通过CAD软件，设计师可以比较不同材料的强度、耐磨性、导热性等性能，并根据实际需求做出最佳的选择。
五、产品装配与工艺分析产品的装配是设计的重要环节之一，在CAD中可以进行更加精确和高效的装配设计。
CAD软件提供了自动装配功能，能够帮助设计师轻松将各个零部件组装起来，并进行碰撞和间隙分析，从而保证装配的准确性。
产品设计与生产之间的协同作用
产品设计与生产之间的协同作用在产品设计与生产之间，协同作用是至关重要的。
协同作用是指设计部门和生产部门之间的紧密合作，以确保产品设计的有效转化为产品的实际生产。
这种协同作用可以最大程度地提高生产效率和产品质量，同时也能减少生产成本和时间。
以下是产品设计与生产之间的协同作用的几个关键方面。
协同作用能够确保产品设计的可生产性。
在产品设计初期，设计师与生产人员应该密切合作，以确保所设计的产品符合生产的技术和工艺要求。
设计师需要了解生产的实际情况，包括生产设备、材料和工艺流程等方面的限制和要求。
通过与生产人员的合作，设计师可以在产品设计阶段就考虑到这些限制，从而避免后期生产过程中的问题和调整。
这样一来，产品设计就能更好地满足生产的需求，减少生产过程中的风险和延误。
协同作用可以提高生产效率。
设计师与生产人员之间的紧密合作有助于将设计转化为实际的生产任务。
通过协同工作，设计师可以提供清晰的产品设计说明和详细的技术要求，使生产人员能够准确理解并按照设计要求进行生产。
设计师还可以与生产人员共同研究并优化生产工艺，以提高生产效率和质量。
这种协同作用可以避免在产品生产过程中出现不必要的错误和重复工作，从而节省时间和资源。
第三，协同作用可以提高产品质量。
通过与生产人员的合作，设计师可以更好地了解产品在生产过程中可能出现的问题和需求。
设计师可以根据这些反馈进行产品设计的调整和改进，以提高产品的可靠性和可维护性。
同时，生产人员在实际生产中对产品进行了实时检测和反馈，使设计师能够及时优化产品设计。
这种协同作用有助于减少产品的生产缺陷和质量问题，提高产品的整体质量和用户满意度。
协同作用可以降低生产成本。
通过协同工作，设计师和生产人员可以共同研究并优化生产工艺和生产流程，以降低生产成本。
设计师可以在产品设计阶段就考虑到工艺的要求和成本控制的问题，从而减少不必要的材料浪费和加工时间。
生产人员可以通过与设计师的合作提供实际的材料和加工成本信息，使设计师在产品设计阶段就能考虑到成本的影响。
CAD在机械设计中的应用及创新设计思路
CAD在机械设计中的应用及创新设计思路CAD（计算机辅助设计）技术是现代机械设计中的一项重要工具，其应用范围广泛且不断创新，为机械设计师提供了便捷、高效的设计平台。
本文将探讨CAD在机械设计中的应用，并分享一些创新设计思路。
一、CAD在机械设计中的应用1. 3D建模CAD软件提供了强大的3D建模功能，可以将机械设计师的想法快速转化为真实的三维模型。
通过CAD软件，机械设计师可以使用各种工具和命令来创建立体模型，包括各种零部件的组装、关系建立以及材料质感的设定。
这样的3D建模可以大幅度提高设计效率，减少了传统手工绘图所需的时间和精力。
2. 可视化效果展示使用CAD软件，机械设计师可以为设计模型添加纹理、光照效果和动画效果，使得设计模型在屏幕上呈现出栩栩如生的效果。
这样的展示方式可以帮助设计师更好地了解模型的外观和性能，提供更直观的设计参考。
3. 精度和准确性CAD软件具有高度的精度和准确性，可以在设计过程中帮助设计师避免尺寸计算和表达错误。
通过CAD软件，机械设计师可以轻松进行尺寸和几何参数的调整，实现快速的设计迭代过程，从而提高设计的质量和准确性。
4. 快速原型制作CAD软件可以与3D打印、数控加工等技术相结合，实现快速原型制作。
设计师可以使用CAD软件将设计模型转化为数字模型，再通过专业设备进行物理原型的制作。
这样的过程提供了一种快速验证设计理念的方法，节省了传统原型制作所需的时间和资源。
二、创新设计思路1. 集成设计CAD软件的一大优势是可以实现多领域的集成设计。
机械设计师可以将机电、智能控制、工艺等各个方面的要素纳入CAD软件中，实现全方位的设计分析和优化。
通过集成设计，设计师可以更好地协调各个领域的设计需求，避免设计上的冲突和矛盾。
2. 拓展设计思路CAD软件也可以帮助设计师开拓创新的设计思路。
通过CAD软件，设计师可以更方便地进行虚拟仿真和评估。
在设计过程中，设计师可以不断尝试各种设计方案，并通过CAD软件进行仿真分析，评估其可行性和性能表现。
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与概念
2020/11/18
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
3. 企业组织的敏捷性
企业的敏捷性是指可重构、可重用和可扩充的特性。
对企业敏捷性的综合度量，可以用成本、时间、健壮性 和自适应范围这四个度量指标。
企业的组织管理角度: 通信连通性、跨组织参与性、生产 灵活性、管理相关性和雇员使能性。
集成人、组织、技术的方法论
敏捷制造的概念
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
7.1.2 虚拟制造技术的发展 1. 虚拟制造的定义及内涵
采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实 现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过 程的管理与控制等产品制造的本质过程。
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
3. 协同式体系结构 l 集中式
中央控制式的体系结构，有一个实际的或虚拟中 央控制系统和信息、知识交换系统。
l 分布式
无中央控制的体系结构，每一个参与设计的专家 (或主体)无主次之分，而且每个设计主体之间都存在一 个可能的直接通信，数据与知识可以分布于各个主体 之内，无公共中央数据库与知识库，数据和知识也可 是集中于某一工作区域之中，有利于分布控制的各设 计主体间的数据交流。
CAD
CAD
CAD
CAM
CAM
CAM
CSCW环境中CAD/CAPP/CAM协同拓扑结构
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
7.2.3 协同工作环境一般组成和功能
并行工程协同工作环境分为：
1) 活动层 描述并行工程小组执行的活动；
2) 事物层 由一些基本活动组成 ；
3) 合作服务层 提供一些服务，以支持小组成员的事
C. 协同设计的内涵： l 是一个协同工作的过程 l 是一个通信处理过程 l 是一个知识共享和集成的过程 l 是一个管理过程
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
7.2.5 协同设计中的关键技术
1. 共享知识表达与语义一致化 实现协同设计计算环境的知识表达框架有三种类型： 第一种，鼓励各设计小组采用统一的知识表达机制与语
(6) VMS在虚拟环境下进行，其工作过程及各阶段的运行 状态和结果都应具有可视性，对其整个制造过程进行仿真。
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3. 虚拟产品开发(VPD)及关键技术 (1) 产品开发的过程建模 A. 过程模型 B. 组织模型 C. 资源模型 D. 约束规则 E. 过程监控和协调 (2) 支持VPD的产品数据模型 A. 具有统一的数据结构 B. 用并行方式定义产品 C. 支持工程分析工具的应用 D. 处于异地的设计人员可以方便交流
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(3) 多种协同机制 A. 组织协同 B. 人机协同 C. 知识协同 D. 人、技术、组织三者的协同
(4) 全生命周期的产品演变仿真和产品开发活动的 数字模型
(5) 各种支持系统的开发
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7.2 协同设计的基本概念
4. 实现敏捷制造的技术关键
(1) 基础技术——CIM技术
(2) 环境技术——网络技术
(3) 统一技术——标准化技术
(4) 虚拟技术——模型和仿真技术
(5) 协同技术——并行工程技术
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敏捷制造
敏
敏
敏
捷
捷
捷
性
性
性
员
管
技
工
理
术
高素质 员工
动态灵活的虚拟 先进的柔性 组织(动态联盟) 生产技术
指分布在异地的某群体中的人们，在计算机的帮助下，得到 一个虚拟的共享环境，交互磋商，快速地完成一个共同的任务。
2. CSCW的特点
(1) 分布式
(2) 面向任务
(3) 并发性和一致性
(4) 交互式用户接口
(5) 支持多种形式的共享
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CAPP
CAPP
CAPP
言，称之为同质知识表达机制； 第二种，允许各设计小组采用不同的知识表达系统与语
言，并通过统一通信语言和公共术语体系来实现各设计小组 间的知识交换与共享，称之为异构知识表达的包装实现模式；
第三种，允许各设计小组使用不同的表达机制与语言， 并通过两两互译的通信语言实现语法和语义的一致。 2. 冲突检测和解决
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
3. 协同设计的概念、特点及内涵
A. 定义：协同设计是指为了完成某一设计目标，有两个 或两个以上设计主体(或称专家)，通过一定的信息交换和相互 协同机制，分别以不同的设计任务共同完成这一设计目标。
B. 协同设计的特点： l 多主体性 l 协同性 l 共同性 l 灵活性
与实际制造相比，虚拟制造的主要特点是：
(1) 虚拟性
(2) 分布性
循 环 到 合 格
虚拟制造 机会
虚拟制造环境
信息
创意
修改 和控制
实际制造 资源
实际生产企业
产品
虚拟制造与实际制造
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
2. 虚拟制造系统及其基本要求 虚拟制造系统(VMS)是基于虚拟制造技术的实现的制造系统，
是现实制造系统(RMS)在虚拟环境下的映射。Leabharlann (1) VMS与RMS具有功能一致性；
(2) VMS与RMS具有结构相似性；
(3) VMS的组织与实现具有高度的柔性；
(4) VMS应实现“全集成”，即信息集成、智能集成、串 并行工作机制集成、人机集成、过程集成、资源集成及技术集 成等；
(5) 实现虚拟环境下分许式并行处理的智能协同求解和虚 拟环境下系统全局的最优决策；
7.2.1 协同理论
协同是并行工程的本质特征，有效的协同工作需要有一个协 同工作支持环境。
“协同”是一个具有深刻哲学意义的概念，它强调整体的协 调与协作。
7.2.2 计 算 机 支 持 的 协 同 工 作 (computer supported cooperative work, CSCW)
1. CSCW的概念
l 联邦式
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设计专家
主设计专家
通信
联邦式协同设计系统结构
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3rew
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再见，see you again
2020/11/18
机械CAD及其应用第七章产品协同设 计的提出与概念
物活动。
● 配置
●协调
●信息共享
● 合作历史管理
●集成
4) 企业信息模型层
5) 网络层
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7.2.4 协同设计的基本概念及内涵
1. 协同设计的背景 ➢ 设计是一个复杂的处理过程 ➢ 设计是一个知识密集型的创新过程 ➢ 设计是一个通信密集型的过程 2. 多专家协同面临问题 ➢ 多专家表达不相容 ➢ 多专家知识表达的多样性 ➢ 多专家知识渗透 ➢ 多专家设计的管理