第１２期
２０１１年ｌ２月
文章編號
機械設計與製造
＆２６ｌ
面向協同的機械產品設計知識與業務整合研究木
葛鵬飛蔣翠清１，２丁勇
（』合肥工業大學管理學院，合肥２３０００９）（合肥工業大學過程優化與智慧型決策教育部重點實驗室，合肥２３０００９）
【摘要】企業為了以最快速度、最低成本提供質量最優的產品來快速響應市場，從而在市場取得有利競爭，這使得企業的機械產品設計活動越來越趨向基於知識資源的協同設計，由於企業內部及其產業鏈上存在著大量知識，它們以不同的表現形式和組織方式分布在不同的知識系統中，形成了大量「知識孤島」。對這些知識實施有效整合，提高知識共享和重用效率，加快創新速度，是企業急需解決的問題。針對製造企業中的機械產品設計人員在產品設計業務過程中難以準確獲取所需知識的問題，通過分析產品設計人員知識需求的特點以及處理過程，提出了面向協同的機械產品設計知識與業務
整合模型。以此為基礎，以汽車企業零部件設計知識與業務集成為例，通過例項的應用驗證了模型及
方法的可行性。
關鍵詞：協同；知識；業務；知識整合；知識整合模型
如ｓａｓ肌ｅｘａｍｐｌｅｏｆ
中圖分類號文獻標識碼：ａ
１引言由於機械產品設計的複雜度越來越高，設計活動越來越強調基於知識資源的協同設計。機械產品設計與開發需要對來自多個領域的知識進行綜合運用並形成整體知識。ｂｅｃｋｅｒ和ｚｉｒｐｏｌｉ從基於
以上研究重點研究了知識整合在產品開發中有著積極的作用，但遺憾的是都忽略了在知識整合中知識與產品設計業務緊密
相連。必須認識到知識不同於資訊，它是有應用場合和知識背景要求的，與特定的設計業務的割裂大大削弱了知識的價值，增加知識的應用成本，有時甚至還會造成負面影響而成為知識「干擾」。因此，在機械產品基於知識資源的協同設計中有必要研究知識與產品設計業務的整合。
資源的視角，研究了在新產品開發中**鏈上的知識整合與協同，
討論了知識整合對新產品開發流程的支援嘲；一些科研人員提出了基於物件的知識整合系統，用來輔助產品開發初始階段，使用ｘｍｌ作為資料交換的技術 ；國外科研人員討論了知識整合對新產品開
２產品設計人員知識需求
基於知識資源的協同機械產品設計中產品設計人員知識需求模型。如圖１所示。
發的影響，認為知識整合對高新技術產業資訊產品績效有著非常積
極的作用，同時和企業的市場及製造的競爭力有著密切的聯絡ｌ圳。
★來稿日期**專案：國家自然科學**「面向協同的製造企業知識建模與整合理論研究」的成果之
２６２葛鵬飛等：面向協同的機械產品設計知識與業務整合研究
某機械產品設計
ｆ第１２期
（１）業務知識需求。完成該業務過程所需的相關知識需求。（２）設計人員個人知識。記錄了產品設計人員的知識水平和個人知識偏
上上上二任ｉ＝任工務２匡工
ｊｌ好以及設計人員所掌握的知識，從中可以獲取產品設計人員的個人知識。（３）設計人員知識需求。產品設計業務知識需求與產品設計人員個人知識的差值，形成設計人員知識需求。
（４）知識匹配。根據產品設計人員知識需求從機械產品設計現有的知識源、組織知識以及
，業業業
螽務務知知
識識ｉｚｌ
需需而ｔ＋＋
其他知識中匹配相應的知識。（５）知識分發。將匹配到的知識分發給產品設計人員使用。
（６）知識使用。產品設計人員選擇推薦的知識，完成所承擔的產品設計業務活動。（７）個人知識改進。
根據產品設計
求，求求２
１ｌ設計人員ｌ設計人員
個人知識 ｌ知識需求＋●
ｌ人員對推薦的知識的使用情況和從事的產品設計業務活動，對產品設計人員個人知識進行學習修改即對產品設計人員個人知識進行
＋改進，以反映產品設計人員的工作對其知識需求的影響。
ｉ知識源ｌ組織知識 ｉ其他知識ｉ●＋
３面向協同的機械產品設計知識與業務
的整合３．１面向協同的機械產品設計知識業務處理模型
我們分析一下機械產品設計知識業務的處理過程。如圖３所示。已有３種方法可滿足產品設計人員在產品設計業務過程節
設計人員設計人員１個人知識 ２個人知識
圖ｌ產品設計人員知識需求模型
２．１產品設計業務過程
產品設計業務過程是在機械產品設計中設計業務活動執行
點對機械產品設計已有的知識和新知識的需求。（ｉ）方法一，通過
的過程，產品設計過程管理系統是管理產品設計業務過程的計算知識社群。知識地圖以及實時交流等知識管理工具搜尋和獲取需機系統。機械產品設計中利用產品設計過程管理系統對產品設計要的知識。
（２）方法二，通過知識的業務檢視以及知識的員工檢視業務過程進行建模，通過產品設計過程模型執行，實現機械產品
陝速的獲取知識。（３）方法三，啟動知識活動過程（如ｉ、ｉｉ問題的
設計的目標。產品設計人員完成機械產品設計業務過程中，通過解決過程），在規範化的過程和知識團隊的運作中獲得問題的解在產品設計業務過程中承擔一定的角色，接受並完成任務。因此，決方案。
根據問題的粒度、通用性、難易性，分為ｉ型和ｉｉ型問題
產品設計業務過程代表了產品設計人員從事活動的環境。將產品解決過程。ｉ型問題主要是針對粒度小、通用性強、難度低的問題，設計業務過程與知識結合起來，可以充分利用知識的效果。
是對自由式的知識交流和獲取進行規範化和過程化；ｉｉ型問題則是針對粒度大、專業性強、難度高、涉及面廣的問題，在面向知識
２．２，產品設計人員個人知識
求外，還要考慮產品設計人員的個性化差異。對於完全相同的產品設計業務過程，不同的產品設計人員由於其知識背景、偏好以及掌握知識的不同，所需要的知識也是不一樣的。而且，隨著時間的變化。
從事產品設計業務活動的經驗增加，其知識背景和個人偏好以及對知識的掌握程度也不斷的變化。因此，產品設計人員
產品設計人員知識需求除考慮產品設計業務過程的知識需管理的組織架構的過程化處理中尋求解決方案。
簡化的產品協
同設計過程
其他部件設計
產品總體設計
部件ｉ設計
１曼莖墮堡 ｌ
完成部件ｉ設計
知識需求需要考慮到產品設計人員個人的特點及其變化。
萎ｌ三麗麗面窶鬻
ｊ２．３產品設計人員知識需求處理過程
產品設計人員使用知識的根本目的是完成所承擔的產品設
計業務活動，產品設計人員知識需求處理過程，如圖２所示。
ｌ產品設計業務過程ｉｌ業務知識需求ｌ
ｆ圖３面向協同的機械產品設計知識業務處理模型
ｉ型和ｉｉ型問題的解決流程，如圖４、圖５所示。
★設計人員個人知識 ｌ設計人員知識需求
睪圖２產品設計人員知識需求處理過程
圖４ｉ型問題解決的解決流程
ｎｏ．１２
ｄｅｃ．２０１１機械設計與製造２６３
環節提供了基於業務檢視的知識。如離合器型式設計的知識業務視
圖。包括離合器型式設計的相關文件、技術規範、匹配的型式、相關鏈結、成功失敗案例以及領域專家地圖等。其中匹配的型式是根據使用者的個ｊ生知識需求和業務知識需求通過知識檢視管理匹配所推送給使用者的型式。
離合器中離合器型式設計節點的整合知識，如圖７所示。
汽車零部件設計
圖５ ｉｉ型問題解決的解決流程
３．２面向協同的機械產品設計知識與業務整合模型
在機械產品設計過程中，為了實現同乙個產品設計業務過程目標，在產品設計中的不同的生命週期階段，產品設計人員所需要的知識往往是不同的。知識的業務檢視能很好的表達和描述機械產品設計中產品設計業務對知識需求的內在規律及關係。借
圖７離合器中離合器型式設計節點的整合知識
某汽車零部件知識整合管理系統中某型號車輛在離合器設
計時的系統介面，如圖８所示。通過該汽車零部件知識整合管理系統的開發驗證了模型及方法的可行性。
，實現產品設計中知識與業務過程的整合。面向協同的機械產品設計中知
識與業務的整合模型，如圖６所示。
簡化的產品
圖８汽車零件部知識整合管理系統
５結束語
針對機械產品設計人員在產品設計業務過程中難以準確獲取所需知識的問題，設計出了乙個面向協同的機械產品設計知識與業務整合模型。以此為基礎，以汽車企業零部件設計知識與業務的集
成為例，通過例項的應用驗證了模型及方法的可行性。為機械產品
設計人員在產品設計業務過程中獲取準確知識提供了一條可行途徑，需要進一步研究的問題有：（ｉ）設計人員知識需求處理過程需要
進一步完善，包括設計人員個性需求和產品業務過程需求。（２）面向協同的機械產品設計知識與業務整合模型需要進一步完善。
參考文獻
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報（工學報傅湘玲，吳國仕，張笑燕．企業知識整合的體系結構研究［ｊ］．情報學報，從圖６中可以看出在產品協同設計過程中，設計人員不僅可［
圖６面向協同的機械產品設計知識與業務整合模型
以從知識檢視管理模組準確獲取到該業務過程所需的設計知識，而［３］石浩然，武建偉，李靚．設汁知識整合的過程管理方法［ｊ］．計算機整合製造系統
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程，２０１０（４）ｉ
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４面向協同的機械產品設計知識與業務
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２００７（４）．
整合應用例項
以某汽車零部件基於知識整合的過程管理系統為例，對汽車企的離合器謝十為例。首先離合器的設計是根據發動機功率和最大扭矩等因子來選擇合適規格的離合器。其次要明確離合器型式、壓緊力、傳遞扭矩、分離指高度、分離行程、花鍵尺寸等引數。
為每個沒計
業產品設計中知識與業務整合進行闡述。假如以汽車零部件溻十中［７］ｌｅｅ
面向複雜產品的協同設計解決方案
協同設計解決方案概述 傳統的pdm plm系統只是解決了對資料的儲存 管理及訪問等問題，而且其資料管理粒度只到檔案這個層面，不能真正的 理解 產品資料，缺乏在產品設計過程中對設計人員的支援。enovia vplm能與設計應用工具 如catia等 緊密整合以對設計資料提供深入的管理 能夠深入理解設計資...
基於設計結構的機械產品設計研究
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《產品設計與開發》知識點總結
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