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摘 要：设计重用指的是把已有的设计和相关的设计知识进行合理应用，继而设计出新的产品。机械产品的设计重用不仅能够大大减少设计时间，有效提高设计质量，还能达到快速响应设计和改造的目的，提高企业的市场竞争力。本文主要分析了新时期机械产品设计重用策略。
关键词：新时期；机械产品；设计重用；策略
新时期，全球经济一体化在逐步推进，科学技术取得了进一步发展，使得机械产品设计领域的市场竞争越来越激烈。同时，产品更新换代越来越快，对于机械产品的设计周期要求也是越来越短，这些都决定了机械产品设计重用具有重大意义。有调查报告结果显示，75%的设计活动都包含了基于实例的设计，开发的新产品当中有40%左右重用了过去产品部件的设计方法，有40%左右的设计是稍微修改了已有产品的部件，在这些机械产品设计当中，大约只有20%左右的产品是完全新的设计。由此可见，新时期，机械产品设计重用对于企业和国家的发展有战略性意义。
一、新时期机械产品设计重用策略分析
（一）基于实例的机械产品设计
Case-Based Reasoning，简称CBR，这是一个基于实例的推理系统，运用该系统能够较好的运用过去的经验或者实例来解决不少新问题。可以说，该系统的出现对于解决过去知识工程当中获取知识这一瓶颈问题有重要意义。
问题描述和问题求解过程以及解方案的效果是典型的实例必须要具备的三个内容。其中，问题描述主要是指对问题特征以及环境、约束这三个方面的描述；问题求解过程则包含了候选方案和选择原则等；解方案的效果主要是指仿真、试验以及用户反馈。
产品实例分解结构主要由复杂产品设计的层级分解所构成，继而组成了复杂产品的层级实例库。采用复杂产品实例的分解描述更有利于实例推理。我们在设计系列和变型产品的时候，仅仅只需要对与其相似产品设计当中的某一个部分进行修改，或者直接从另外一个实例当中提取合适部分来代替就可以了。在这个基础上，我们可以利用分解模型来更快捷方便的提取实例，将实例进行灵活的修改或组合，最终产生新的解决方案。
1.提出设计要求
结合用户要求或者市场需求，分析产品性能设计要求和产品使用环境的具体要求，结合专业知识，合理提炼和归纳出产品的设计属性，也就是存在哪些重要因素会对产品设计结果产生影响，这些基础资料的准备能够更方便人们在实例库当中搜索到与之类似的设计实例。
2.搜索实例
根据一定算法或者策略，继而从存有海量设计实例的实例库当中搜索出于新的产品设计需求、功能等各方面都较为类似的设计实例。若是发现搜索结果为空，则从下面几点着手：第一步，结合专业知识重建索引，减少检索，再次搜索实例库，如果重建索引所得的搜索结果还是空的话，则进行第二步，按照产品分解结构知识来分解设计问题，从而产生子部件设计要求，在字实例库当中再次搜索类似实例。使用三维模型浏览器对搜索到的类似实例进行模型的快速浏览。
3.实例改写
认真分析新产品与旧产品之间的差异，结合相关的设计知识以及相对应的实例修改策略来对搜索到的类似实例进行修改，直到获得满意的设计解。
4.实例评估
利用数值计算、数值仿真等算法来检验新设计解有没有违反设计约束，是否与客户或者市场需求相符，最终确定新设计解对于新设计要求的有效性。如果最终获得的新设计解与设计要求不相符，则还需要重复第二个步骤，再次进行检索与修改。
5.实例存储
对达到设计要求的新设计解进行输出，注意将其保存在层级实例库当中。
（二）知识管理和知识工程
我们在进行机械产品的设计过程当中，通常会使用到海量的可靠的知识与信息，对已有知识进行重用，这样不仅能节约大量的时间与资源，还能有效促进产品可靠性与质量的提升。不过，查阅相关的专业知识并不是意见容易的事，非常的耗时耗力。有调查研究结果表明，设计工作人员在设计过程中花在知识与信息的收集上的时间高达80%。
不论是知识管理还是知识工程，其主要目的都是要达到知识共享与重用的目的，两者之间的密不可分的关系。首先，有效的知识管理能够给知识工程提供方向与基础；在特定范围内，知识工程能够对知识进行智能化处理与应用，促成知识管理目标的实现。比如欧洲WISE工程知识管理项目就是在基于Web的计算机支持的协同工程来构建知识管理平台，便于设计工作人员从该平台当中搜索和获取到其所需要的产品设计相关知识。新形势下，知识管理与知识工程在机械产品设计知识建模以及重用方面已经引起了广泛关注，并获得了一定成绩。
（三）基于重用的机械产品设计模型
基于重用的产品设计框架模型，这个模型主要由三个方面构成：基于重用的新产品设计、设计重用知识库，基于重用的设计知识识别。设计重用知识库根据重用层次又可以将其分成三个部分：领域本体知识层、Know-how知识层、Know-what知识。在这个模型当中，设计人员可以利用以往的设计知识来达到设计新产品的目的，已有机械产品以及新产品等相关设计知识都能够经设计知识识别来达到抽取、识别以及验证和分类知识的目标，确保设计重用知识的进化及动态性。
针对已有产品及其子系统和部件构成等多个方面来获得已有产品的技术原理、设计需求等设计重用需要用到的相关信息，在本体知识识别的基础上对这些知识进行分类，并将知识组织成计算机化的设计重用知识。机械产品设计重用过程当中必定会使用到这些相关的设计知识，否則机械产品设计会变得很艰难。若是在新产品及其设计过程当中所产生的数据信息，也一样需要经过知识识别来进行转化，最终成为设计重用知识。
我们要有效实现基于重用的产品设计模型，则必须注意三个方面：首先，获取和识别设计知识，由于机械产品的设计涉及面广，因此要求设计人员必须获取相关的设计规范、设计计算以及外购件等多个方面的知识并进行准确识别。其次，构建重用数据模型，也就是将已有产品及其子系统和零件、部件的设计知识进行结构化描述。结构化描述的内容包括功能原理方法树、结构树等等，只有合理科学的构建一个全面且完整的设计重用数据模型，机械产品设计重用才能有序进行，有效实施。第三，优化知识查阅搜索的技术，加快设计人员在设计重用数据库当中搜索查阅相关知识的速度。最后，优化设计建议解的修改技术，比如搜索到的重用对象与实例该怎么样修改才能符合市场或者用户需求等。
二、结束语
科学技术的发展进步和市场竞争的加剧都要求我们在机械产品设计当中重视设计重用，结合新时期下的新技术、新知识理论等技术理论来优化机械产品设计重用策略，不断与时俱进，从而快速设计出符合市场货用户需求的机械产品，促进企业的可持续发展。
参考文献：
[1]刘巍巍.基于知识的机械产品快速设计方法研究[D].大连理工大学，2014.
[2]朱仁淼.机械产品消化吸收再创新设计理论与方法研究[D].南京航空航天大学，2012.
关键词：新时期；机械产品；设计重用；策略
新时期，全球经济一体化在逐步推进，科学技术取得了进一步发展，使得机械产品设计领域的市场竞争越来越激烈。同时，产品更新换代越来越快，对于机械产品的设计周期要求也是越来越短，这些都决定了机械产品设计重用具有重大意义。有调查报告结果显示，75%的设计活动都包含了基于实例的设计，开发的新产品当中有40%左右重用了过去产品部件的设计方法，有40%左右的设计是稍微修改了已有产品的部件，在这些机械产品设计当中，大约只有20%左右的产品是完全新的设计。由此可见，新时期，机械产品设计重用对于企业和国家的发展有战略性意义。
一、新时期机械产品设计重用策略分析
（一）基于实例的机械产品设计
Case-Based Reasoning，简称CBR，这是一个基于实例的推理系统，运用该系统能够较好的运用过去的经验或者实例来解决不少新问题。可以说，该系统的出现对于解决过去知识工程当中获取知识这一瓶颈问题有重要意义。
问题描述和问题求解过程以及解方案的效果是典型的实例必须要具备的三个内容。其中，问题描述主要是指对问题特征以及环境、约束这三个方面的描述；问题求解过程则包含了候选方案和选择原则等；解方案的效果主要是指仿真、试验以及用户反馈。
产品实例分解结构主要由复杂产品设计的层级分解所构成，继而组成了复杂产品的层级实例库。采用复杂产品实例的分解描述更有利于实例推理。我们在设计系列和变型产品的时候，仅仅只需要对与其相似产品设计当中的某一个部分进行修改，或者直接从另外一个实例当中提取合适部分来代替就可以了。在这个基础上，我们可以利用分解模型来更快捷方便的提取实例，将实例进行灵活的修改或组合，最终产生新的解决方案。
1.提出设计要求
结合用户要求或者市场需求，分析产品性能设计要求和产品使用环境的具体要求，结合专业知识，合理提炼和归纳出产品的设计属性，也就是存在哪些重要因素会对产品设计结果产生影响，这些基础资料的准备能够更方便人们在实例库当中搜索到与之类似的设计实例。
2.搜索实例
根据一定算法或者策略，继而从存有海量设计实例的实例库当中搜索出于新的产品设计需求、功能等各方面都较为类似的设计实例。若是发现搜索结果为空，则从下面几点着手：第一步，结合专业知识重建索引，减少检索，再次搜索实例库，如果重建索引所得的搜索结果还是空的话，则进行第二步，按照产品分解结构知识来分解设计问题，从而产生子部件设计要求，在字实例库当中再次搜索类似实例。使用三维模型浏览器对搜索到的类似实例进行模型的快速浏览。
3.实例改写
认真分析新产品与旧产品之间的差异，结合相关的设计知识以及相对应的实例修改策略来对搜索到的类似实例进行修改，直到获得满意的设计解。
4.实例评估
利用数值计算、数值仿真等算法来检验新设计解有没有违反设计约束，是否与客户或者市场需求相符，最终确定新设计解对于新设计要求的有效性。如果最终获得的新设计解与设计要求不相符，则还需要重复第二个步骤，再次进行检索与修改。
5.实例存储
对达到设计要求的新设计解进行输出，注意将其保存在层级实例库当中。
（二）知识管理和知识工程
我们在进行机械产品的设计过程当中，通常会使用到海量的可靠的知识与信息，对已有知识进行重用，这样不仅能节约大量的时间与资源，还能有效促进产品可靠性与质量的提升。不过，查阅相关的专业知识并不是意见容易的事，非常的耗时耗力。有调查研究结果表明，设计工作人员在设计过程中花在知识与信息的收集上的时间高达80%。
不论是知识管理还是知识工程，其主要目的都是要达到知识共享与重用的目的，两者之间的密不可分的关系。首先，有效的知识管理能够给知识工程提供方向与基础；在特定范围内，知识工程能够对知识进行智能化处理与应用，促成知识管理目标的实现。比如欧洲WISE工程知识管理项目就是在基于Web的计算机支持的协同工程来构建知识管理平台，便于设计工作人员从该平台当中搜索和获取到其所需要的产品设计相关知识。新形势下，知识管理与知识工程在机械产品设计知识建模以及重用方面已经引起了广泛关注，并获得了一定成绩。
（三）基于重用的机械产品设计模型
基于重用的产品设计框架模型，这个模型主要由三个方面构成：基于重用的新产品设计、设计重用知识库，基于重用的设计知识识别。设计重用知识库根据重用层次又可以将其分成三个部分：领域本体知识层、Know-how知识层、Know-what知识。在这个模型当中，设计人员可以利用以往的设计知识来达到设计新产品的目的，已有机械产品以及新产品等相关设计知识都能够经设计知识识别来达到抽取、识别以及验证和分类知识的目标，确保设计重用知识的进化及动态性。
针对已有产品及其子系统和部件构成等多个方面来获得已有产品的技术原理、设计需求等设计重用需要用到的相关信息，在本体知识识别的基础上对这些知识进行分类，并将知识组织成计算机化的设计重用知识。机械产品设计重用过程当中必定会使用到这些相关的设计知识，否則机械产品设计会变得很艰难。若是在新产品及其设计过程当中所产生的数据信息，也一样需要经过知识识别来进行转化，最终成为设计重用知识。
我们要有效实现基于重用的产品设计模型，则必须注意三个方面：首先，获取和识别设计知识，由于机械产品的设计涉及面广，因此要求设计人员必须获取相关的设计规范、设计计算以及外购件等多个方面的知识并进行准确识别。其次，构建重用数据模型，也就是将已有产品及其子系统和零件、部件的设计知识进行结构化描述。结构化描述的内容包括功能原理方法树、结构树等等，只有合理科学的构建一个全面且完整的设计重用数据模型，机械产品设计重用才能有序进行，有效实施。第三，优化知识查阅搜索的技术，加快设计人员在设计重用数据库当中搜索查阅相关知识的速度。最后，优化设计建议解的修改技术，比如搜索到的重用对象与实例该怎么样修改才能符合市场或者用户需求等。
二、结束语
科学技术的发展进步和市场竞争的加剧都要求我们在机械产品设计当中重视设计重用，结合新时期下的新技术、新知识理论等技术理论来优化机械产品设计重用策略，不断与时俱进，从而快速设计出符合市场货用户需求的机械产品，促进企业的可持续发展。
参考文献：
[1]刘巍巍.基于知识的机械产品快速设计方法研究[D].大连理工大学，2014.
[2]朱仁淼.机械产品消化吸收再创新设计理论与方法研究[D].南京航空航天大学，2012.