Cad系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)，包括：產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊：從CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入目標(biāo)產(chǎn)品模型；產(chǎn)品生命周期集成建模模塊：基于特征的產(chǎn)品狀態(tài)?過程操作建模，實(shí)現(xiàn)生命周期數(shù)據(jù)集成管理；產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊：與所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊連接，進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)，生成環(huán)境影響量化分析結(jié)果；產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果輸出模塊：與所述產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊連接，多形式顯示環(huán)境影響分析結(jié)果。同時(shí)提供了上述集成系統(tǒng)的集成方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息與過程設(shè)計(jì)信息的集成管理，支持產(chǎn)品并行開發(fā)，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)效率；產(chǎn)品設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成，有利于綠色環(huán)保產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。
【專利說明】
CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種面向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAided Design，CAD)系統(tǒng)的基于特征的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生命周期評(píng)價(jià)(LCA)集成系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境問題的日益惡化和相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)的日漸嚴(yán)格，產(chǎn)品環(huán)境影響問題成為用戶日益關(guān)注和制造商必須考慮的重要問題。設(shè)計(jì)階段是產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程中的關(guān)鍵階段，也是從源頭上防止產(chǎn)品環(huán)境問題的關(guān)鍵階段。如何在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能預(yù)測(cè)產(chǎn)品整個(gè)生命周期相關(guān)的環(huán)境問題，并提出有效的設(shè)計(jì)措施成為新形勢(shì)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)難題。
[0003]目前，最為成熟和廣泛運(yùn)用的產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法是生命周期評(píng)價(jià)(LCA，詳見IS014040:環(huán)境管理-生命周期評(píng)估-原則和框架)。產(chǎn)品生名周期評(píng)價(jià)對(duì)產(chǎn)品從原材料獲取到廢棄甚至是回收再生的整個(gè)過程中的資源能源消耗和廢棄物排放進(jìn)行系統(tǒng)化量化，采用一定的指標(biāo)體系和方法對(duì)其產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行量化，可以指出產(chǎn)品環(huán)境影響改善的機(jī)會(huì)。已開發(fā)的、具有代表性的生命周期評(píng)價(jià)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件包括是荷蘭的SimaPro軟件、德國的GaBiLCA、瑞士的EcoPro、美國NREL LCI數(shù)據(jù)庫、瑞士Ecoinvent數(shù)據(jù)庫等。此類系統(tǒng)都是基于IS014040提出的生命周期方法框架，通過交互界面進(jìn)行生命周期建模和完整過程數(shù)據(jù)輸入，基于內(nèi)置數(shù)據(jù)庫和算法進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)。
[0004]現(xiàn)有的LCA軟件數(shù)量種類較多，這些軟件的優(yōu)點(diǎn)是較為明顯的，例如:各個(gè)軟件基本上都集成了LCI數(shù)據(jù)庫，提供較為強(qiáng)大的計(jì)算能力，并提供多樣的結(jié)果輸出方式等等。但是軟件的設(shè)計(jì)操作思想都較為落后，各軟件之間差別并不大。LCA軟件的開發(fā)給LCA的實(shí)施帶來了極大的便利，但現(xiàn)有軟件在使用過程中的缺點(diǎn)也是較為明顯的:
[0005]現(xiàn)有的LCA軟件的產(chǎn)品系統(tǒng)建模方法繁瑣，用戶需要收集大量的物料、能耗、排放數(shù)據(jù)，并按軟件的操作逐步在軟件中建立基于過程的生命周期系統(tǒng)模型。LCA軟件與CAD設(shè)計(jì)軟件在建模方式和數(shù)據(jù)構(gòu)成上存在巨大差異。LCA軟件的建模功能是面向過程和環(huán)境的，而CAD設(shè)計(jì)軟件是面向產(chǎn)品功能和物理結(jié)構(gòu)的。因此，生命周期評(píng)價(jià)難以主動(dòng)的應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，也就難以發(fā)揮其對(duì)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用；
[0006]現(xiàn)有的LCA軟件:從方法上來說，完成一次完整的產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)需要收集大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)，花費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。從現(xiàn)有專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來說，這些系統(tǒng)都是獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)，往往需要專業(yè)培訓(xùn)來掌握專用軟件使用方法，且鮮少有與產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息環(huán)境(如CAD系統(tǒng))的數(shù)據(jù)接口，需要重新進(jìn)行產(chǎn)品建模和數(shù)據(jù)輸入。由此可見，數(shù)據(jù)、時(shí)間和經(jīng)濟(jì)條件的制約使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成存在較大的困難。同時(shí)，產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)對(duì)執(zhí)行者的專業(yè)知識(shí)要求很高，不僅需要系統(tǒng)深入了解評(píng)價(jià)方法，掌握專業(yè)工具使用方法，還需要具有對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的進(jìn)行解釋和應(yīng)用的能力。一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)者往往不具備以上足夠?qū)I(yè)知識(shí)，因此很難正確地開展評(píng)價(jià)和評(píng)價(jià)結(jié)果的應(yīng)用，使得環(huán)境影響評(píng)價(jià)很難與產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程有效結(jié)合，無法發(fā)揮對(duì)設(shè)計(jì)活動(dòng)的積極指導(dǎo)作用。
[0007]綜上所述可知，要想解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成問題，需要解決一個(gè)關(guān)鍵問題，即如何基于現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息環(huán)境，進(jìn)行產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)集成管理，提出“設(shè)計(jì)到評(píng)價(jià)”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的有效方法和工具，幫助設(shè)計(jì)者便捷、高效地開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)。解決以上問題的關(guān)鍵技術(shù)在于產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD)與產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成。
[0008]經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn):
[0009]申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN201310720763.9的中國專利申請(qǐng)《一種UG環(huán)境下基于XML的制造特征建模系統(tǒng)的方法》，公開了一種UG環(huán)境下基于XML的制造特征建模系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:從零件的加工制造角度對(duì)零件的特征進(jìn)行分類;根據(jù)所有特征之間是否存在相應(yīng)關(guān)系，總結(jié)出不同的特征間的關(guān)系及聯(lián)結(jié)和定位關(guān)系，簡(jiǎn)化了特征信息模型的表達(dá);根據(jù)零件的特征分類和特征關(guān)系，描述詳細(xì)的特征信息，并建立獨(dú)特的特征信息模型；用XML格式將特征信息模型描述，并建XML文檔的DTD，用以配合后序的CAPP系統(tǒng)讀取XML文檔數(shù)據(jù)；基于UG的特征建模系統(tǒng):利用UG系統(tǒng)的二次開發(fā)工具，在VisualC++6.0環(huán)境中實(shí)現(xiàn)將零件幾何模型轉(zhuǎn)化成信息模型，并最終輸出與零件對(duì)應(yīng)的*.txt格式文檔。本發(fā)明將制造信息分層描述表達(dá)清楚，允許開發(fā)者根據(jù)自已的需要定義自已的元素，描述特征信息模型。該專利的特征信息模型僅從零件的加工制造角度提出了產(chǎn)品特征信息模型和建模方法，無法從面向整個(gè)生命周期的角度提出產(chǎn)品特征分類、表達(dá)方法和相關(guān)關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，該集成系統(tǒng)與方法所要解決的技術(shù)問題體現(xiàn)在以下幾占.V.
[0011]I)產(chǎn)品CAD模型的信息抽取:CAD系統(tǒng)中的產(chǎn)品模型是面向設(shè)計(jì)活動(dòng)(尤其是造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))建立的。由于(造型和結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)目標(biāo)存在差異，其數(shù)據(jù)需求和模型結(jié)構(gòu)存在差異，因此CAD系統(tǒng)的產(chǎn)品模型與數(shù)據(jù)不能直接用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)(如LCA評(píng)價(jià))。為了能將評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)有效結(jié)合，需要對(duì)CAD產(chǎn)品模型進(jìn)行信息抽取和轉(zhuǎn)化，生成環(huán)境評(píng)價(jià)所需要的數(shù)據(jù)。同時(shí)，環(huán)境影響評(píng)價(jià)涉及產(chǎn)品生命周期過程方方面面。一些數(shù)據(jù)無法從CAD產(chǎn)品模型中直接獲取，因此需要提出一種人機(jī)交互機(jī)制，引導(dǎo)設(shè)計(jì)者補(bǔ)充這部分產(chǎn)品數(shù)據(jù)；
[0012]2)產(chǎn)品與過程集成建模與數(shù)據(jù)管理:CAD模型反映了產(chǎn)品最終的物理存在形式(尤其是其造型和結(jié)構(gòu))，然而這種存在形式可由多種不同的過程方法加以形成，不同的過程方法產(chǎn)生不同的環(huán)境影響。因此，要評(píng)價(jià)產(chǎn)品環(huán)境影響，就需要明確環(huán)境影響-過程方法-產(chǎn)品形式三方面因素的相關(guān)關(guān)系，也就需要對(duì)產(chǎn)品(包括幾何拓?fù)浜头菐缀瓮負(fù)鋵傩?與過程進(jìn)行集成建模和數(shù)據(jù)管理；
[0013]3)產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果的表達(dá)形式:采用面向設(shè)計(jì)活動(dòng)的形式表達(dá)產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)的結(jié)果，反映環(huán)境問題與設(shè)計(jì)可控因素(如產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)、采用的制造工藝，等)的相關(guān)性，指出可能的設(shè)計(jì)改進(jìn)意見。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，包括產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊:用于從CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入目標(biāo)產(chǎn)品模型；提取產(chǎn)品CAD模型中的幾何拓?fù)湎嚓P(guān)的產(chǎn)品特征，補(bǔ)充生成非幾何拓?fù)湎嚓P(guān)的產(chǎn)品工程特征，整合生成基于產(chǎn)品-裝配件-零件-產(chǎn)品特征(包括形狀、連接和工程特征)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；
[0016]-產(chǎn)品生命周期集建模模塊:與所述產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊連接，用于基于產(chǎn)品特征的產(chǎn)品狀態(tài)(Product State)-過程操作(Process Operat1n)的聯(lián)合建模，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)集成管理;通過產(chǎn)品生命周期集成模型可自定義的運(yùn)算功能，輸出關(guān)鍵環(huán)節(jié)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0017]-產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊:與所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊連接，用于進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)分析，形成產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)量化結(jié)果，即環(huán)境影響分析結(jié)果；
[0018]-產(chǎn)品環(huán)境影響分析價(jià)結(jié)果輸出模塊:與所述產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊連接，用于多形式顯示環(huán)境影響分析結(jié)果。
[0019]優(yōu)選地，所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊包括產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊和過程操作建模模塊，其中:
[0020]所述產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊用于建立產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型用于描述產(chǎn)品及其裝配件和零件在整個(gè)生命周期中狀態(tài)變化過程；
[0021]所述過程操作建模模塊用于建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型，所述產(chǎn)品生命周期過程操作模型用于描述在整個(gè)生命周期過程中，實(shí)施于產(chǎn)品或是產(chǎn)品主動(dòng)產(chǎn)生的、造成產(chǎn)品狀態(tài)發(fā)生變化的各種操作行為，以及這些操作行為之間相互關(guān)系。
[0022]優(yōu)選地，所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型由狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)關(guān)系兩個(gè)要素構(gòu)成，其中，狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)通過產(chǎn)品特征及其屬性參數(shù)進(jìn)行表征，所述節(jié)點(diǎn)關(guān)系為狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)序關(guān)系；
[0023]所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型的建模方法為:基于生命周期時(shí)序，建立產(chǎn)品及其裝配件和零件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的時(shí)序關(guān)系明確不同狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，從而形成全生命周期的產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型。
[0024]優(yōu)選地，所述過程操作采用操作特征及其屬性參數(shù)進(jìn)行表征;所述操作特征屬性包括行為屬性和/或資源屬性；
[0025]所述產(chǎn)品生命周期過程操作模型的建模方法為:基于產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，對(duì)于任意產(chǎn)品狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)構(gòu)建關(guān)聯(lián)的過程操作，基于狀態(tài)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)序關(guān)系明確相關(guān)聯(lián)的過程操作之間關(guān)系，從而建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型。
[0026]優(yōu)選地，所述目標(biāo)產(chǎn)品模型包括零件模型和裝配模型。
[0027]優(yōu)選地，所述產(chǎn)品特征包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0028]-造型特征；
[0029]-連接特征；
[0030]-工程特征。
[0031 ]產(chǎn)品特征屬性包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng)
[0032]造型特征屬性
[0033]-類型
[0034]-尺寸
[0035]-位置
[0036]-參照物
[0037]-體積
[0038]-面積或表面積
[0039]-精度
[0040]-表面質(zhì)量[0041 ]連接特征屬性
[0042]-類型
[0043]-連接對(duì)象
[0044]-參照物
[0045]-配合關(guān)系
[0046]-精度
[0047]工程特征屬性
[0048]-材料特性
[0049]-功能性能參數(shù)
[0050]-價(jià)格。
[0051]優(yōu)選地，所述關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0052]-制造環(huán)節(jié)；
[0053]-裝配環(huán)節(jié)；
[0054]-使用和維修環(huán)節(jié)；
[0055]-回收處理環(huán)節(jié)。
[0056]優(yōu)選地，所述操作特征屬性包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0057]-行為，包括:工程方法、操作參數(shù)、操作排序；
[0058]-資源，包括:設(shè)備與工具參數(shù)、材料消耗、能源消耗、廢棄物排放、經(jīng)濟(jì)成本
[0059]優(yōu)選地，多形式環(huán)境影響分析結(jié)果包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0060]-環(huán)境影響種類和量化表征；
[0061 ]-環(huán)境影響在不同過程關(guān)節(jié)的分布；
[0062]-環(huán)境影響與產(chǎn)品和操作特征的關(guān)系。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成方法，包括以下步驟:
[0064]步驟I:導(dǎo)入CAD系統(tǒng)生成的產(chǎn)品模型，并對(duì)產(chǎn)品CAD模型進(jìn)行產(chǎn)品特征提取、補(bǔ)充和再組織，生成統(tǒng)一的、基于特征的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；
[0065]步驟2:進(jìn)行基于特征的產(chǎn)品狀態(tài)-過程操作聯(lián)合建模，生成產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型；
[0066]步驟3:基于產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)(LCA)分析；
[0067]步驟4:根據(jù)用戶指定形式輸出產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果。
[0068]優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟:
[0069]步驟2.1:建立產(chǎn)品生命周期狀態(tài)變迀模型；
[0070]步驟2.2:建立與狀態(tài)變迀模型相適應(yīng)的產(chǎn)品生命周期過程操作模型，定義用于表征過程操作的操作特征及其屬性參數(shù)。
[0071]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0072]1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息(如功能、結(jié)構(gòu)、材料等)與過程設(shè)計(jì)信息(如工藝參數(shù)、設(shè)備工具等)的集成管理，可支持產(chǎn)品并行開發(fā)，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)效率；
[0073]2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成，有利于綠色環(huán)保產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。
【附圖說明】
[0074]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0075]圖1為本發(fā)明產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0076]圖2為本發(fā)明產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響集成方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0077]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0078]實(shí)施例
[0079]本實(shí)施例提供了一種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，包括:
[0080]-產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊:用于從CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入目標(biāo)產(chǎn)品模型；提取產(chǎn)品CAD模型中的幾何拓?fù)湎嚓P(guān)的產(chǎn)品造型特征和連接關(guān)系特征，補(bǔ)充生成非幾何拓?fù)湎嚓P(guān)的產(chǎn)品工程特征，整合生成基于產(chǎn)品-裝配件-零件-產(chǎn)品特征的層次化產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；
[0081]-產(chǎn)品生命周期集成建模模塊:與所述產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊連接，用于基于特征的產(chǎn)品狀態(tài)-過程操作的聯(lián)合建模，生成產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型;通過產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型的能夠自定義運(yùn)算功能，輸出關(guān)鍵環(huán)節(jié)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0082]-產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊:與所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊連接，用于進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)分析，生成產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)量化結(jié)果，即環(huán)境影響分析結(jié)果；
[0083]-產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果輸出模塊:與所述產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊連接，用于多形式顯示環(huán)境影響分析結(jié)果。
[0084]進(jìn)一步地，所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊包括產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊和過程操作建模模塊，其中:
[0085]所述產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊用于建立產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型用于描述產(chǎn)品及其裝配件和零件在整個(gè)生命周期中的狀態(tài)變化過程；
[0086]所述過程操作建模模塊用于建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型，所述產(chǎn)品生命周期過程模型用于描述在整個(gè)生命周期過程中，實(shí)施于產(chǎn)品或是產(chǎn)品主動(dòng)產(chǎn)生的、造成產(chǎn)品狀態(tài)發(fā)生變化的各種操作行為，以及這些操作行為之間相互關(guān)系。
[0087]進(jìn)一步地，所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型由狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)關(guān)系兩個(gè)要素構(gòu)成，其中，狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)通過產(chǎn)品特征及產(chǎn)品特征的屬性參數(shù)進(jìn)行表征，所述節(jié)點(diǎn)關(guān)系為狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)序關(guān)系；
[0088]所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型的建模方法為:基于生命周期時(shí)序，建立產(chǎn)品及其裝配件和零件關(guān)鍵環(huán)節(jié)的狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的時(shí)序關(guān)系明確不同狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，從而形成全生命周期的產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型。
[0089]進(jìn)一步地，所述過程操作采用操作特征及其屬性參數(shù)進(jìn)行表征;所述操作特征屬性包括行為屬性和/或資源屬性；
[0090]所述產(chǎn)品生命周期過程模型的建模方法為:基于產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，對(duì)于任意產(chǎn)品狀態(tài)構(gòu)建關(guān)聯(lián)的過程操作，基于狀態(tài)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)序關(guān)系明確相關(guān)聯(lián)的過程操作之間關(guān)系，從而建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型。
[0091]進(jìn)一步地，所述目標(biāo)產(chǎn)品模型包括零件模型和裝配模型。
[0092]進(jìn)一步地，所述產(chǎn)品特征包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0093]-造型特征；
[0094]-連接特征；
[0095]-工程特征。
[0096]產(chǎn)品特征屬性包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng)
[0097]造型特征屬性
[0098]-類型
[0099]-尺寸
[0100]-位置
[0101]-參照物
[0102]-體積
[0103]-面積或表面積
[0104]-精度
[0105]-表面質(zhì)量
[0106]連接特征屬性
[0107]-類型
[0108]-連接對(duì)象
[0109]-參照物
[0110]-配合關(guān)系
[0111]-精度
[0112]工程特征屬性
[0113]-材料特性
[0114]-功能性能參數(shù)
[0115]-價(jià)格。
[0116]進(jìn)一步地，所述關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0117]-制造環(huán)節(jié)；
[0118]-裝配環(huán)節(jié)；
[0119]-使用和維修環(huán)節(jié)；
[0120]-回收處理環(huán)節(jié)。
[0121]進(jìn)一步地，所述操作特征屬性包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0122]-行為，包括:工程方法、操作參數(shù)、操作排序；
[0123]-資源，包括:設(shè)備與工具參數(shù)、材料消耗、能源消耗、廢棄物排放、經(jīng)濟(jì)成本。
[0124]進(jìn)一步地，多形式環(huán)境影響分析結(jié)果包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):
[0125]-環(huán)境影響種類和量化表征；
[0126]-環(huán)境影響在不同過程關(guān)節(jié)的分布；
[0127]-環(huán)境影響與過程和產(chǎn)品特征的關(guān)系。
[0128]本實(shí)施例提供的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)，其集成方法，包括以下步驟:
[0129]步驟1:導(dǎo)入CAD系統(tǒng)生成的產(chǎn)品模型，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行特征提取、補(bǔ)充和再組織，生成統(tǒng)一的、基于特征的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；
[0130]步驟2:進(jìn)行基于特征的產(chǎn)品狀態(tài)-過程操作聯(lián)合建模，生成產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型；
[0131]步驟3:基于產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)(LCA)分析，生成環(huán)境影響分析結(jié)果；
[0132]步驟4:根據(jù)用戶指定形式輸出產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果。
[0133]進(jìn)一步地，所述步驟2包括如下步驟:
[0134]步驟2.1:建立產(chǎn)品生命周期狀態(tài)變迀模型；
[0135]步驟2.2:建立與狀態(tài)變迀模型相適應(yīng)的產(chǎn)品生命周期過程操作模型，定義用于表征過程操作的操作特征及其屬性參數(shù)。
[0136]下面結(jié)合附圖對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)一步說明。
[0137]本具體說明中，以UnigraphicsNX系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法。
[0138]如圖1所示，所述CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)包括:產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊1、產(chǎn)品生命周期集成建模模塊2、產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊3和產(chǎn)品環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果輸出模塊4。
[0139]產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊I，用于導(dǎo)入U(xiǎn)GNX系統(tǒng)生成的產(chǎn)品模型，并對(duì)其進(jìn)行信息提取和補(bǔ)充，生成基于造型特征、連接關(guān)系特征和工程特征的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。該模型為后續(xù)聯(lián)合建模的基礎(chǔ)。具體導(dǎo)入方法可通過UG OPEN API對(duì)產(chǎn)品模型中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹、裝配約束及表達(dá)式進(jìn)行提取，然后將所提取的UG模型信息進(jìn)行歸類和補(bǔ)充，生成造型特征、連接關(guān)系和工程特征;根據(jù)UG模型所反映結(jié)構(gòu)層次關(guān)系，建立基于產(chǎn)品、裝配件、零件和特征的層次產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，其中產(chǎn)品可由裝配件、零件、特征構(gòu)成，裝配件可由子裝配件、零件和特征構(gòu)成，零件由特征構(gòu)成，特征是整個(gè)產(chǎn)品模型的基本構(gòu)成單元。
[0140]產(chǎn)品生命周期集成建模模塊2，與所述產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊I連接，用于基于特征的產(chǎn)品生命周期狀態(tài)變迀和過程操作的聯(lián)合建模。該產(chǎn)品生命周期集成建模模塊又包括兩個(gè)子模塊，即產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊和過程操作建模模塊。其中，產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊用于建立產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，該產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型描述了產(chǎn)品及其零部件(裝配件和零件)整個(gè)生命周期中形狀、連接關(guān)系、功能、材料特性等多種狀態(tài)變化過程。產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型由狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)關(guān)系兩個(gè)要素構(gòu)成，其中狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)通過產(chǎn)品特征及其屬性參數(shù)進(jìn)行表征，節(jié)點(diǎn)關(guān)系指狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)序關(guān)系。產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型的具體建模方法為:基于生命周期時(shí)序，建立產(chǎn)品及其零部件(裝配件和零件)制造、裝配、使用和維修、回收處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的時(shí)序關(guān)系明確不同狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，從而形成全生命周期的產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型。過程操作建模模塊用于建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型，該產(chǎn)品生命周期過程操作模型描述在整個(gè)生命周期過程中，實(shí)施于產(chǎn)品或是產(chǎn)品主動(dòng)產(chǎn)生的、造成產(chǎn)品狀態(tài)發(fā)生變化的各種操作行為(包括所涉及的工程技術(shù)、資源需求和成本信息)以及這些操作行為之間相互關(guān)系。過程操作采用操作特征及其屬性參數(shù)進(jìn)行表征;操作特征屬性包括行為屬性(工程方法、操作參數(shù)、操作排序)和資源屬性(包括設(shè)備與工具、材料和能源消耗、廢棄物排放、經(jīng)濟(jì)成本等)。產(chǎn)品生命周期過程操作模型的具體建模方法為:基于產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，對(duì)于任意產(chǎn)品狀態(tài)構(gòu)建關(guān)聯(lián)的過程操作，基于狀態(tài)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)序關(guān)系明確相關(guān)聯(lián)的過程操作之間關(guān)系，從而建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型。
[0141]產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊3，與所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊2所連接，基于產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模塊所提供的資源環(huán)境數(shù)據(jù)(包括物料消耗、能源消耗、廢棄物和排放等)、內(nèi)部集成數(shù)據(jù)庫和環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法(如Ec0indicat0r99)，進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)(LCA)分析，輸出環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)量化結(jié)果，即環(huán)境影響分析結(jié)果。
[0142]產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果輸出模塊4，與所述產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊3所連接，以系統(tǒng)用戶所指定的形式輸出環(huán)境影響分析結(jié)果。
[0143]基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成方法，如圖2所示，包括以下步驟:
[0144]步驟I:導(dǎo)入產(chǎn)品UGNX裝配模型和零件模型；系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品UGNX模型進(jìn)行特征信息提取和補(bǔ)充，建立基于造型特征、連接關(guān)系特征和工程特征的產(chǎn)品層次模型；
[0145]步驟2:基于所述產(chǎn)品層次模型，建立產(chǎn)品生命周期狀態(tài)模型；基于產(chǎn)品生命周期狀態(tài)模型，建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型，生成產(chǎn)品生命周期資源環(huán)境數(shù)據(jù)；
[0146]步驟3:基于所述產(chǎn)品生命周期資源環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)(LCA);
[0147]步驟4:以多種形式輸出環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0148]本實(shí)施例提供的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息(如功能、結(jié)構(gòu)、材料等)與過程設(shè)計(jì)信息(如工藝參數(shù)、設(shè)備工具等)的集成管理，可支持產(chǎn)品并行開發(fā)，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)效率;實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成，有利于綠色環(huán)保產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。
[0149]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，包括: -產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊:用于從CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入目標(biāo)產(chǎn)品模型;提取產(chǎn)品CAD模型中幾何拓?fù)湎嚓P(guān)的產(chǎn)品造型和連接關(guān)系特征，補(bǔ)充生成非幾何拓?fù)湎嚓P(guān)的產(chǎn)品工程特征，整合生成基于產(chǎn)品-裝配件-零件-產(chǎn)品特征的層次化產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型； -產(chǎn)品生命周期集成建模模塊:與所述產(chǎn)品模型導(dǎo)入模塊連接，用于基于特征的產(chǎn)品狀態(tài)-過程操作的聯(lián)合建模，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)集成管理;通過產(chǎn)品生命周期集成模型能夠自定義的內(nèi)部運(yùn)算功能，輸出關(guān)鍵環(huán)節(jié)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； -產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊:與所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊連接，用于進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)，形成產(chǎn)品環(huán)境影響指標(biāo)的量化分析結(jié)果，即環(huán)境影響分析結(jié)果； -產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果輸出模塊:與所述產(chǎn)品環(huán)境影響分析模塊連接，用于多形式顯示環(huán)境影響分析結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述產(chǎn)品生命周期集成建模模塊包括產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊和過程操作建模模塊，其中: 所述產(chǎn)品狀態(tài)建模模塊用于建立產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型用于描述產(chǎn)品及其裝配件和零件在整個(gè)生命周期中狀態(tài)變化過程； 所述過程操作建模模塊用于建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型，所述產(chǎn)品生命周期過程操作模型用于描述在整個(gè)生命周期過程中，實(shí)施于產(chǎn)品或是產(chǎn)品主動(dòng)產(chǎn)生的并造成產(chǎn)品狀態(tài)發(fā)生變化的各種操作行為，以及這些操作行為之間相互關(guān)系。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型由狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)關(guān)系兩個(gè)要素構(gòu)成，其中，狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)通過產(chǎn)品特征及產(chǎn)品特征的屬性參數(shù)進(jìn)行表征，所述節(jié)點(diǎn)關(guān)系為狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)序關(guān)系； 所述產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型的建模方法為:基于生命周期時(shí)序，建立產(chǎn)品及其裝配件和零件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的時(shí)序關(guān)系明確不同狀態(tài)變化節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，從而形成全生命周期的產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述過程操作采用操作特征及其屬性參數(shù)進(jìn)行表征;所述操作特征屬性包括行為屬性和/或資源屬性； 所述產(chǎn)品生命周期過程操作模型的建模方法為:基于產(chǎn)品狀態(tài)變迀模型，對(duì)于任意產(chǎn)品狀態(tài)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建關(guān)聯(lián)的過程操作，基于狀態(tài)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)序關(guān)系明確相關(guān)聯(lián)的過程操作之間關(guān)系，從而建立產(chǎn)品生命周期過程操作模型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述目標(biāo)產(chǎn)品模型包括零件模型和裝配模型。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述產(chǎn)品特征包括: -造型特征； -連接特征； _工程特征； 產(chǎn)品特征屬性包括: 造型特征屬性: -類型； -尺寸； -位置； -參照物； -體積； -面積或表面積； -精度； -表面質(zhì)量； 連接特征屬性: -類型； -連接對(duì)象； -參照物； -配合關(guān)系； -精度； 工程特征屬性: -材料特性； -功能性能參數(shù)； _價(jià)格。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述操作特征屬性包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng): -行為，包括:工程方法、操作參數(shù)、操作排序； -資源，包括:設(shè)備與工具參數(shù)、材料消耗、能源消耗、廢棄物排放、經(jīng)濟(jì)成本。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng): -制造環(huán)節(jié)； -裝配環(huán)節(jié)； -使用和維修環(huán)節(jié)； -回收處理環(huán)節(jié)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)集成系統(tǒng)與方法，其特征在于，多形式環(huán)境影響分析結(jié)果包括如下任一項(xiàng)或任多項(xiàng): -環(huán)境影響種類和量化表征； -環(huán)境影響在不同過程環(huán)節(jié)的分布； -環(huán)境影響與產(chǎn)品特征和操作特征的關(guān)系。10.—種CAD系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)的集成方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:導(dǎo)入CAD系統(tǒng)生成的產(chǎn)品模型，并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行特征提取、補(bǔ)充和再組織，生成統(tǒng)一的、基于特征的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型； 步驟2:基于特征進(jìn)行產(chǎn)品狀態(tài)-過程操作聯(lián)合建模，生成產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型； 步驟3:基于產(chǎn)品生命周期集成數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)LCA分析； 步驟4:根據(jù)用戶指定形式輸出產(chǎn)品環(huán)境影響分析結(jié)果； 所述步驟2包括如下步驟: 步驟2.1:建立產(chǎn)品生命周期狀態(tài)變迀模型； 步驟2.2:建立與狀態(tài)變迀模型相適應(yīng)的產(chǎn)品生命周期過程操作模型，定義用于表征過程操作的操作特征及其屬性參數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105956287SQ201610297961
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】于隨然, 陶璟
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)