虚拟环境下的设计质量保证技术(上)

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　　随着世界经济的飞速发展和市场全球化，企业之间的竞争越来越激烈，而企业之间竞争能力的主要指标表现为新产品开发的时间周期(Time)、质量(Quality)、成本(Cost)，以及相应的服务(Service)，即TQCS。因此降低产品成本，提高产品质量，缩短产品开发周期已成为企业生存和发展的关键。

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　　作为产品生命周期中的重要环节，设计阶段的重要性在实践中得到明显反映，如图1所示。

　　可见，设计占产品费用比一般在70%～80%间，产品的设计应受到越来越广泛的重视，设计的好坏不仅影响产品的费用成本而且决定产品的质量、性能的优劣。因此，近年来，世界发达国家的制造商已经将质量保证的重点由制造过程转移到设计过程，提出了“产品质量是设计出来的”这一新观念。

　　图1设计占产品费用比的统计图

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　　此外，为了适应当今动态多变的全球化市场需求，80年代后期国外提出了虚拟制造思想，取得了明显的效益。虚拟制造就是利用计算机支持技术对所必需的生产和制造活动进行全面建模和仿真，而产品的建模与仿真技术是实现虚拟制造的核心技术。借鉴该思想的原理，本文提出了在桌面虚拟环境下的设计质量保证技术，把产品的设计工作置于一个虚拟的设计、分析和仿真环境中，为产品的设计过程提供了一个强有力的支持环境。

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　　1虚拟环境下的设计质量保证系统的总体框架

　　总体框架

　　产品最终是为用户服务的，而且一项新产品的设计也起源于用户，如用户对产品的某些性能、结构等方面的不满意或根据自己的需要又提出了一些新的要求，这些都可以归结为用户的需求。所以设计质量保证系统的输入应该是一系列用户需求，接着进行用户需求分析，把用户的需求转化为产品相应的功能。

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　　设计质量保证系统包括产品设计模块和设计分析模块。产品的设计模块主要是在设计知识库的支持下利用自顶向下的设计方法从产品概念设计到NC程序设计整个过程。产品设计分析模块利用各种设计分析评价方法对产品的设计特性、结构、工艺等方面进行评价和分析，发现问题，提出改进措施，反馈给设计过程。此外还包括装配过程仿真和NC加工过程仿真，主要是模拟工件的装配过程和在机械加工中的切削过程，检验装配顺序和路径以及NC程序的正确性。

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　　虚拟设计质量保证系统最终把合理的设计结果输出到虚拟制造环境中去。整个系统结构如图2所示。