定制化产品形态平台开发

相对于色彩定制、质感定制等浅层个性化定制要求而言，产品形态的个性化定制是难点，也是瓶颈点。产品形态定制，也是一个产品形态调整与变化的过程。通过对计算机辅助形态设计领域的了解与掌握，目前开发产品形态定制平台已具备了一定的技术实现性和应用可行性。

Computer Aided Form Design（CAFD），汉译为计算机辅助形态设计，是一种为草图设计、外形设计以及规划布局设计等设计工作或设计过程提供造型工具，功能强大的计算机辅助设计技术。近年来，随着CAID技术的发展，CAFD在产品设计领域的应用已上升为主导位置[39]。

目前CAFD已经提出的研究方法有：基于语义的产品形态设计法[40]、基于组合特征的形态创新设计法和草图设计法，以及基于组合原理的概念创新设计方法[41]等。这些方法主要适用于草图设计和创新思维模拟。

（1）形态创新过程原型建模方面。Khairul [42]结合TRIZ和F3法构建了一种面向概念设计的约束模型。Zhang Qing [43] 等提出建立基于FBS的便携式电子设备的“情景模型”。胡丛林等[44]给出一种基于路径搜索的产品设计过程建模与执行系统。赵金鹏等[45]概括总结了机械电子产品的功能设计发展状况。李响等[46]提出基于智能规划的自动化概念设计的综合方法。管峰等[47]提出齿轮-连杆组合机构的模型设计方法和运动仿真过程。

（2）形态创新求解方面。Gül E.[48]通过感知特性分解，对手机案例库进行分析并建立基于用途的手机产品族设计方法。Borhen [49]提出CAD/CAE集成的有限元分析法。Yael[50]提出面向特点用户群的产品族设计风险规避法。邢琳琳[51]提出复杂机械产品再制造装配过程的在线质量控制法。刘仁伟[52]尝试产品创新设计系统的TRIZ法。陈旭玲[53] 提出面向机电产品技术演化与升级的“概念设计”法，解决概念设计的多解形成问题。肖刚等[54]总结了面向大批量定制的产品族进化理论，并提出产品族“繁殖设计”法。

（3）形态创新概念定义方面。Kiriyama[55]给出“元模型（Metamodel）”的概念。表示多种产品信息和设计意图，实现从概念设计到结构设计的自动实现。刘玉生等[56]基于SysML的模型驱动提出复杂产品设计的信息集成框架。刘飞等[57]总结多种“装配特征”概念，并建立了基于虚拟装备的综合传动装置动力学模型。付建业等[58]提出“草图单元”概念，并设计实现了手绘草图在线识别系统。陈浩等[59]引用“虚拟零件”概念，研究与开发了虚拟维修仿真训练系统。

（4）形态创新建模及应用方面。Jeon S.M.等[60]通过语义规则建构，实现了CAD模型的自动检索功能。于帆[61]总结了多种形态主导的产品创新设计方法。邱佳佳等[62]提出基于元形态主导的产品创新设计法。王文龙[63]结合产品创新服务平台开展了CAFD桌面程序的研发。金毅[64]提出基于形态原型演变与组合方法进行了产品形态创新并应用于抽油烟机变型设计上。

在CAFD技术与方法方面，目前研究热点主要有：仿生物进化技术、设计重用技术，以及虚拟设计技术等。Culbertson等[65]采用遗传算法，指出产品族形状语法特征。杨海荣[66]总结了现代机械设计的多种创新方法。肖人彬等[67]得到基于设计关联矩阵的产品平台设计新方法。

最快捷好用的形态设计就是在现有形态上的调整和二次改造，而其实现的关键技术就是计算机变型技术，即变型设计技术。目前关于变型设计技术的研究与应用，主要分为以下三大类：(www.xing528.com)

（1）基于参数（变量）化的变型设计。参数化技术通过把一些参数和设计信息联系起来，建立起信息参数模型，从而完成绘图、建模等设计工作[68]。

邓伟刚[69]提出面向对象的配置产品变型设计方法。徐新胜等[70]提出一种“多选择目标规划”法，解决多样化客户需求与产品变型设计的对应问题。邓小林[71]开发了参数化变型设计模块，适用于装配件的变型操作。姚春革等[72]二次开发出装配件变型设计系统。而在复杂零部件变型设计方面，陆长明等[73]就此问题提出“模板应用”法以实现快速变型设计。凌桂龙等[74]详细介绍了ANSYS Workbench中参数化设计与建模问题。刘伟等[75]提出基于产品基因与物理表达的变型设计方法。

（2）基于模块及特征的变型设计。蔡敏等[76]提出了基于模块化方法的复杂机械产品变型设计方法。覃燕红等[77]给出模块化产品智能配置理论与方法。王相兵等[78]全面总结而向模块化、智能化、参数化的产品变型设计技术的研究与发展状况。谈宏志等[79]给出参数化产品变型设计的“事物特性表”法。作者本人等[80]构建了轮毂形状特征体系，将轮毂图像简化为规律化图形，利用相应度比较实现轮毂图像资料的快速检索与引导。

（3）基于知识与实例以及关系模型的智能化变型设计。知识工程（Knowledge Based Engineering）是人工智能研究领域的重要组成部分，是用于保存并进行智能处理与设计产品相关的知识系统[81]，通常表现为基于产品模型的计算机系统，而 Yoshikawa H.[82]则认为KBE也可以看作是一种设计方法学。

江力等[83]将自行开发的模块化变型设计系统与CBR（实例推理技术）结合，实现了产品设计中的概念生成与交互。赵翼翔等[84]提出了实例推理方法与三维模型和有限元模型的集成，建立了变型设计求解流程和检索流程，从而在实例推理的基础上创建了产品变型设计原型系统。

李海庆等[85]将SCBR（Secondary-CBR）技术与模糊集理论融合，建立一种混合案例推理机制，可以实现基于特征的产品变型设计过程。杨鑫华等[86]则检索重要属性获得特征属性权值的方法，实现特征属性的简化问题。王坷等[87]提出的多层次检索模型，有效提高了特征属性权限的区分度。赵岩等[88]提出一种锻件模型实例检索策略，可以求得检索求解、求解基本公式和权重值获取的计算方法。田逢春等[89]提出基于知识发现的案例推理技术与方法。周宏明等[90]提出产品基因的演化模型，解决基因转化与选择问题。张景中等[91]利用SGARP技术解决符号计算模块的功能实现。杜辉[92]则创建一种变型设计求解系统框架。这个基于实例推理的系统构架可以方便于新型相似产品的获取。

计算机辅助形态设计及形态变型技术的发展，保障了产品形态定制平台开发的技术可行性。