快速敏捷设计平台研究

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3.0 牛悦 2024-11-19 10 4 1.25MB 73 页 15积分
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摘 要
在当今激烈的市场竞争中企业要求得生存和发展，必须具备敏捷性，即具备
在瞬息万变中把握各种机遇，并通过不断技术创新、产品创新来领导市场潮流的
能力。为了提高这种快速响应市场的能力，企业首先应能迅速捕捉复杂多变的市
场动态信息，并及时作出正确的预测和决策，以决定新产品的功能特征和上市时
间。明确了新产品的开发项目以后，实现产品的敏捷设计就变得十分关键。
敏捷设计技术是当前市场在对产品多样化、瞬变性等需求形势下提出并发展
起来的。产品投放市场时间日益成为决定产品竞争力的重要因素。当前国际市场
需求快速变化的特点和二十一世纪更加个性化的市场趋势，促进了敏捷设计和制
造技术的发展。目前，国内外针对敏捷设计的并行设计技术、快速原型技术、系
列化模块化技术、基于模块模板的广义模块化设计技术、知识工程 KBE
（Knowledge
Based Engineering）与智能设计、大规模定制设计和虚拟制造技术等发展均较为迅
速。
本课题从企业实际出发，提出了一种基于模块化技术的电加热器产品敏捷设
计平台结构，并且在此基础上研究了 CAD 系统与 PDM/ERP 软件的接口、数据通
信及基于产品定制的参数化设计方法，阐述了 CAD 软件与 SQL Server 数据库相联
的二次开发及基于图库的多文档参数化设计技术。在 AutoCAD 软件平台上采用
C++语言及 ObjectARX 技术实现了整个设计平台的系统功能，开发出一套电加热
器敏捷设计系统。
本系统实现了基于订单型产品设计过程的优化计算、参数化设计、数据管理、
工艺设计一体化，提高了产品图纸设计质量，并使产品的开发设计速度有很大提
高。
关键词：敏捷设计 AutoCAD C++ ObjectARX
ABSTRACT
In today’s keen environment full of marketing competition, if the company wants to
survive and be competitive, then he should have agility. That means he should develop
his technology, and quicken his designing. So searching a quickly designing method of
the company’s products is a key to the whole thing.
The paper presents a kind of quickly designing system’s structure of electric heater,
researches the interface and data communication between CAD system and PDM/ERP
software, and the parameterized designing method based on customized product,
expounds the application developing method on CAD software which uses SQL Server
database, and multi-document parameterized designing technology. The whole system
bases on AutoCAD platform, achieves integration of optimization-computat,
parameterized drawing, data management and process designing, through C++ language
and ObjectARX techniques.
Key Words: Quicking Designing AutoCAD C++ ObjectARX
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 .......................................................... 1
§1.1 引言 ....................................................... 1
§1.1.1 敏捷设计平台的概念 .................................... 1
§1.1.2 敏捷设计平台的体系结构 ................................ 2
§1.2 课题背景、目的及意义 ....................................... 2
§1.2.1 课题背景 .............................................. 3
§1.2.2 课题目的及意义 ........................................ 3
§1.3 国内外研究现状 ............................................. 4
§1.4 本文研究内容和论文结构 ..................................... 4
§1.4.1 本文研究内容 .......................................... 4
§1.4.2 本文总体结构 .......................................... 5
第二章 产品敏捷设计系统研究 .......................................... 6
§2.1 系统的功能要求 ............................................. 6
§2.2 系统的设计原则 ............................................. 6
§2.3 系统的设计流程 ............................................. 7
§2.4 系统体系结构 ............................................... 8
§2.4.1 系统总体架构 .......................................... 9
§2.4.2 系统运行流程 ......................................... 10
§2.5 系统的关键技术 ............................................ 11
§2.6 本章小结 .................................................. 11
第三章 CAD 系统二次开发技术研究 ..................................... 13
§3.1 CAD 系统二次开发概述 ....................................... 13
§3.1.1 目标与内容 ........................................... 14
§3.1.2 步骤与方法 ........................................... 14
§3.2 AutoCAD 二次开发原理 ....................................... 15
§3.2.1 软件二次开发平台的体系结构 ........................... 15
§3.2.2 AutoCAD 二次开发接口及工具 ........................... 16
§3.3 ObjectARX 开发技术 ......................................... 20
§3.3.1 应用程序结构 ......................................... 21
§3.3.2 AutoCAD 消息 ......................................... 21
§3.3.3 事件顺序 ............................................. 22
§3.3.4 接口函数 ............................................. 23
§3.3.5 ObjectARX 类库 ....................................... 24
§3.4 本章小结 .................................................. 26
第四章 参数化设计及优化设计 ......................................... 27
§4.1 参数化设计概述 ............................................ 27
§4.2 参数化设计方法 ............................................ 28
§4.3 系统参数化设计模块设计 .................................... 29
§4.4 优化设计概述 .............................................. 31
§4.4.1 优化设计的数学模型 ................................... 32
§4.4.2 一维搜索法 ........................................... 35
§4.4.3 多目标优化方法 ....................................... 35
§4.5 本章小结 .................................................. 36
第五章 系统数据管理方法研究 ......................................... 37
§5.1 SQL Server 简介 ............................................ 37
§5.1.1 SQL Server 的结构 .................................... 38
§5.1.2 数据库访问标准化接口 ................................. 39
§5.2 系统数据库组织结构设计 ..................................... 39
§5.3 SQL 语言简介 ............................................... 41
§5.3.1 SQL 的历史 ........................................... 42
§5.3.2 SQL 语言的组成 ....................................... 42
§5.3.3 SQL 语句的结构 ....................................... 44
§5.3.4 SQL 的优点 ........................................... 44
§5.3.5 SQL 的执行 ........................................... 45
§5.4 系统数据管理模块设计 ...................................... 46
§5.5 本章小结 .................................................. 47
第六章 系统功能模块具体实现 ......................................... 48
§6.1 系统开发平台 .............................................. 48
§6.2 用户界面的编制 ............................................ 48
§6.3 智能方案设计模块的实现 .................................... 52
§6.4 参数优化计算 .............................................. 56
§6.5 参数化设计 ................................................ 57
§6.6 工艺系统设计 .............................................. 58
§6.7 产品数据管理及与 PDM/ERP 数据通讯 .......................... 59
§6.8 系统安装程序制作 .......................................... 60
§6.9 本章小结 .................................................. 62
第七章 系统的安装及使用 ............................................. 64
§7.1 系统安装方法介绍 .......................................... 64
§7.2 系统使用方法介绍 .......................................... 64
第八章 总结与展望 ................................................... 66
§8.1 总结 ...................................................... 66
§8.2 进一步工作的建议 .......................................... 66
§8.3 经验与体会 ................................................ 67
参考文献 ............................................................ 68
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ...................... 69
致 谢 ............................................................... 70
第一章 绪论
1
第一章 绪论
§1.1 引言
在当今激烈的市场竞争中企业要求得生存和发展，必须具备敏捷性，即具备在
瞬息万变中把握各种机遇，并通过不断技术创新、产品创新来领导市场潮流的能
力。为了提高这种快速响应市场的能力，企业首先应能迅速捕捉复杂多变的市场
动态信息，并及时作出正确的预测和决策，以决定新产品的功能特征和上市时间。
明确了新产品的开发项目以后，实现产品的敏捷设计就变得十分关键。
敏捷设计的实施需要建立适用于企业产品特点的应用软件。但如果产品结构是
整体式时，多种产品中的共性因素很难提取，新产品设计是从零开始，这样，即
使采用 CAD 技术，其效率提高也是有限的，只有当产品系列的构成是建立在以模
块组合为主的基础上，并建立起模块图形数据库时，才可能充分发挥出 CAD 的优
势，达到提高新产品设计质量，缩短设计、研制周期的目的。模块概念是在产品
设计和生产中逐步形成的，模块能够用来组合成不同的产品，促进设计重用，节
省设计成本。因此，建立企业的模块化产品系统，是实施敏捷设计的基础。
§1.1.1 敏捷设计平台的概念
敏捷设计是在产品的概念设计阶段，针对市场和顾客需求，运用面向具体产品
专用设计工具和设计知识，快速制定可用于制造的方案，快速付诸实施。
敏捷设计平台是指一组设计工具或软件接口构成的通用结构并用来高效率地
开发和生成一系列的专用设计系统[2]。
设计平台的目的是建立适用于企业特点的应用软件，它是以建立企业的模块化
产品系统为基础的。产品系统的构成是建立在以模块（通用部件）组合为主的基
础上，通过提取多种产品的共性因素，建立参数化模块图形库，应用模块化设计
方法，使设计过程科学化和规范化，提高设计的自动化程度和快速响应速度，以
达到提高产品设计质量、缩短设计和研制周期的目的。
敏捷设计应用平台是一个支持复杂信息环境下工程设计应用开发、应用集成和
系统运行的软件平台。因此，以平台为基础，建立起适用于企业特点的应用软件
系统，是加快应用软件开发速度，建立敏捷设计系统的有效途径。
快速敏捷设计平台研究
2
§1.1.2 敏捷设计平台的体系结构
用户界面
设计
过程
控制
向导
产品
数据
管理
产品知识库
产品数据库
产品图形库
用户参数输入
产品配置设计
参数化绘图
PDM/ERP 软件接口
图1-1 敏捷设计平台体系结构
敏捷设计平台的软件体系结构如图 1-1 所示。它以产品的模块化为基础，以产
品设计知识的集成处理和重复利用为核心，用于支持特定机械产品快速开发。它
包括以下三个主模块：
1） 设计知识处理和利用模块系统采用面向对象的知识表示（OOKR）的模式来管
理产品知识库和产品数据库，使设计人员无须关心数据的存取。系统通过知识获
取界面或应用程序接口 API 将各种产品数据和知识变成系统所规定的模式，形成
统一的变量化集成产品模型，存入产品知识库和产品数据库。系统存储产品模型，
包含了几何和非几何信息，以及描述产品如何设计、分析和制造的工程准则。系
统提供框架推理、规则推理、实例推理和模板推理等各种知识利用方法。
2） 设计过程控制向导通过提供标准化的设计过程向导，引导与控制设计的进行，
控制所有的信息流，实现敏捷设计流程的管理。它能够有效地管理产品的所有过
程，包括从概念设计到产品模型的定型中所有的任务分配和项目管理等。
3） PDM/ERP 软件接口提供敏捷设计系统在完成产品设计之后，与各种 PDM 或
ERP 应用程序相连接的数据接口，实现应用程序与系统数据模型的映射，即应用
程序通过该接口与敏捷设计系统内核心产品数据模型进行数据交换。
因此，敏捷设计平台可实现机械产品的快速设计过程，包括产品结构设计、绘制
产品工程图，以及与 PDM/ERP 系统的数据交换，并具备将设计记录保存进入产品
知识库与产品数据库，实现设计知识的数据积累。
§1.2 课题背景、目的及意义
第一章 绪论
3
§1.2.1 课题背景
本课题来源于上海市华族电热电器有限公司的产品敏捷设计系统平台的开发
与研究。华族有限公司成立于 1993 年，是专业电器制造与经营企业，目前已成为
一家现代化的中型企业。该公司生产的电加热器产品，主要适用于空调、家电（如
淋浴器，暖风机，电饭煲，微波炉等）、医疗、石油、化工、电力、航空等领域。
金属 PTC 快速电加热器是该公司的空调用专利产品，按照用途可分为分体机、
柜机、吸顶机、窗机系列和商用机系列，客户有美的空调、长虹空调等。金属 PTC
快速电加热器核心是采用金属 PTC 材料制成的发热元件，自身具有温度自动调节
特性，以快速启动加热过程，提高了空调的运行品质。
目前华族有限公司还是一家处于成长发展时期的企业，其自身存在一些弱点
和缺陷：
一、设计人员流动性大
公司存在规模不大、位置偏僻、交通不方便等不利因素，因此技术部设计人
员流动性比较大，往往在职时间不长。造成了设计人员对产品结构不熟悉，上手
比较慢等后果，一定程度上影响了新产品的研发。
二、公司管理不完善
近几年来，虽然公司在硬件资源和管理上已经取得了长足的进步，如已建立
起覆盖全公司的网络及内部电话系统，并架构起连接各部门的 OA 自动化办公系
统，但目前仍未建立起一套完整的新进员工培训体系。
三、资料库管理混乱
公司没有实现程序化的技术资料管理方式，使得技术资料的管理十分混乱。
在员工离职之后，他们在产品设计研发过程中积累的实际经验数据也不能得到很
好的保存。
§1.2.2 课题目的及意义
公司为了在激烈的市场竞争中求得生存和发展，决定改变以往的设计思路，
将产品组件标准化，组建产品敏捷设计平台系统，提高产品设计研发的速度。
只有快速敏捷的设计系统才能帮助企业在瞬息万变的市场中把握各种机遇，
提高企业的竞争能力。所以为了帮助公司快速响应市场，在产品设计方面提高产
品设计、工艺编制的速度和保证数据的准确性，有效管理大量工程数据，我们和
公司在经历了半年多时间的调研基础上提出了本课题——快速敏捷设计平台研
究。
摘要：

摘要在当今激烈的市场竞争中企业要求得生存和发展，必须具备敏捷性，即具备在瞬息万变中把握各种机遇，并通过不断技术创新、产品创新来领导市场潮流的能力。为了提高这种快速响应市场的能力，企业首先应能迅速捕捉复杂多变的市场动态信息，并及时作出正确的预测和决策，以决定新产品的功能特征和上市时间。明确了新产品的开发项目以后，实现产品的敏捷设计就变得十分关键。敏捷设计技术是当前市场在对产品多样化、瞬变性等需求形势下提出并发展起来的。产品投放市场时间日益成为决定产品竞争力的重要因素。当前国际市场需求快速变化的特点和二十一世纪更加个性化的市场趋势，促进了敏捷设计和制造技术的发展。目前，国内外针对敏捷设计的并行设计...

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