有關保質設計的材料信息模型研究

1、<p>　　有關保質設計的材料信息模型研究</p><p>　　摘要:保質設計(Design For Quality,DFQ)也稱“面向質量設計”，是一種強調面向質量的產(chǎn)品設計理念與方法體系。通過分析產(chǎn)品設計各階段的材料質量信息，建立支持保質設計的材料信息模型。本文就保質設計與材料信息模型的技術過程進行分析，以作技術交流和參考。 </p><p>　　關鍵詞：保質設計；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：S611 文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　材料信息是制造質量信息的一個重要內容，也是研究和建立統(tǒng)一的、實現(xiàn)

5、保質設計過程中各階段信息交換與共享的基礎。質量保證設計(DFQ)是將質量保證和質量管理融入到產(chǎn)品設計中的一種新的設計方法，能為產(chǎn)品設計和工藝設計人員提供實現(xiàn)產(chǎn)品質量所需要的所有信息，包括概念設計、初步設計、詳細設計、工藝設計，并將質量管理與控制融入設計中。然而，目前國內外對保質設計依然存在很多問題，例如關于材料信息建模及利用的研究對制造過程的信息掌握不夠；在設計時對制造過程的質量控制實際能力考慮不充分；大多數(shù)研究沒有考慮到信息表示從面向

6、設計者的信息模型到面向計算機內部存儲的物理數(shù)據(jù)庫轉化，以及對材料信息與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設計決策，給設計人員提供有關質量控制的實際狀況與能力方面的相關質量信息，從而避免設計與制造脫節(jié)問題的發(fā)生，更好的幫助設計人員根據(jù)質量控制的實際狀況與能力設計產(chǎn)品的質量指標，設計出更多既實用又高質量的產(chǎn)品。 </p><p>　　1. 關于保質設計中有關材料信息需求分析

7、 </p><p>　　產(chǎn)品設計在產(chǎn)品整個生命周期內占有越來越重要的位置?！百|量”首先是設計出來的，產(chǎn)品設計階段是質量保證的首要環(huán)節(jié)，是質量保證實施的源頭。質量保證應從傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程質量控制向產(chǎn)品設計、開發(fā)質量控制轉變，從制造過程控制向前推進到設計過程控制，基于保質設計的材料信息需求模型如圖1所示，它可劃分為功能設計、概念設計、詳細設計和工藝設計等4個階段，每一設計階段通過來自設計、工藝、供銷、財務及管理等部門的

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)品設計方法。概念設計是根據(jù)產(chǎn)品規(guī)劃提出設計要求表（包括合理設計要求和設計參數(shù)）進行產(chǎn)品功能原理設計，形成產(chǎn)品工程設計說明書，概念設計從其它屬性中了解設計需求、信息來源等材料信息；初步設計是概念設計的繼續(xù)、詳細設計的基礎，主要工作是根據(jù)產(chǎn)品的功能，進行產(chǎn)品總體方案的設計和確定。這一階段既要確定產(chǎn)品的總體結構，又要確定產(chǎn)品零部件的結構和各零部件之間的連接方式，初步設計從材料類型中了解

9、滿足設計要求的材料種類；詳細設計是對初步設計階段完成的產(chǎn)品結構方案進行細化工作。在這一階段，主要完成產(chǎn)品結構總圖的設計、零部件圖的設計、零件可加工性檢查、零件可裝配性檢</p><p>　　2.關于保質設計的材料信息模型分析 </p><p>　　根據(jù)設計各階段對材料信息的需求，用來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ⅲ恍阅?/p>

10、屬性表明材料物理和化學性能方面信息；材料類型屬性表明了材料主要有金屬材料、無機非金屬、有機高分子材料、復合材料等種類，每種材料又可進一步細分，比如有機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)品設計和工藝人員來獲取材料信息的設計需求、信息來源、存在形式、存儲格式等。設計需求信息表明在某一設計階段對材料信息是否有需求。信息來源主要包括

11、企業(yè)內部信息源和外部信息源，企業(yè)內部信息源有產(chǎn)品設計團隊、生產(chǎn)制造、質量檢驗管理、設備維修管理、人力資源等；企業(yè)外部信息源則包括供應廠商、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)技術人員知識等形式存在。存儲格式針對不同信息存在形式會有所不同，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系數(shù)據(jù)庫格式儲存；技術人員知識則是以隱性方式存儲在專家頭腦里，屬于企業(yè)無形資產(chǎn)?；诖私⒘酥С直Ｙ|設計的材料信息模型如圖2所示。面向質量設計環(huán)境下，初步設計、詳細設計和工藝設計都需要材料信息的支持，初步設計從材料類型中了解滿足設計要求的材料種類；詳細設計根據(jù)材料性能屬性作出選材決策；工藝設計需要從制造屬性和基本屬性中了解被選材

13、料的實際質量情況。 </p><p>　　3. 關于STEP材料質量信息模型分析 </p><p>　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準（StandardforTheExchangeofProductmodeldata,STEP）是一個關于產(chǎn)品信息表達與交換的國際標準，目標是提供整個產(chǎn)品生命周期內的產(chǎn)品信息描述和交換的中性機制，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)能夠在異構計算機系統(tǒng)之間進行共享與交換，從而滿足產(chǎn)品生命周期內各階段

14、對產(chǎn)品信息的不同需求及保證對產(chǎn)品信息理解的一致性。支持保質設計的制造質量信息系統(tǒng)采用STEP的信息建模工具EXPRESS-G來描述基于STEP材料信息模型。它可以支持應用系統(tǒng)共享模型信息，并通過STEP中性文件方式實現(xiàn)與非STEP模型應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)保質設計的材料信息表示從面向設計者的信息模型到面向計算機內部存儲的物理數(shù)據(jù)庫轉化。材料類是金屬材料類、無機非金屬類、復合材料類和有機高分子類的父類，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計和工藝人員管理而添加的信息，它被金屬材料類、無機非金屬類、復合材料類和有機高分子類繼承。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、超導材料類和半導體材料類的父類；無機非金屬類是陶瓷類、玻璃類、耐火材料類、水泥類、發(fā)光材料</p><p><b>　　4. 結論 </b></p><p>　　總之，質量保證設計是將質量