总结归纳，实现把专家、老师傅经验转为数据永久保存，进行了陶瓷材料烧成过程的专家经验数据系统的开发。创建了基于专家经验数据库的相似、比对放样的陶瓷洁具原胎建模技术，将已设计的陶瓷洁具产品三维实体图利用专家经验数据库中收缩率与点云的配准、放尺等技术对点云图进行逆向放样，得出放尺后的原胎模和石膏试验工作模的数据，然后传输到无模快速制造设备，制造出原胎模，或者经过加工中心制造出石膏试验工作模，大大缩短新产品研发周期，同时降低开发成本和风险，这种新产品研发新模式、新方法可以保证陶瓷洁具试制过程一次成功，设计开发时间由原来的6个月缩短到1个月之内，这是陶瓷洁具新产品开发的一场革命，能够提高我市乃至我国陶瓷洁具新产品的自主创新能力和国际竞争力。
2 国内外卫生洁具的开发方式
2.1 传统卫生洁具的开发方法
传统陶瓷卫生洁具新产品生产工艺流程是从新产品图样-手工制作原始毛坯-翻制试用石膏模-试剔陶土毛坯-烧制试验产品-进行冲水性能测试等一系列工序不断重复，直到烧成的产品满足要求，再制造树脂模、生产一批石膏工作模、进行批量生产为止。在新产品研发过程中，耗时耗资最多的是“原始陶土毛坯的制作”到“冲水性能测试”通过的阶段，由于对产品的烧制工艺和冲水性能没有相关的基础理论分析，全凭技术人员的经验，而且原始毛坯的精度较低。所以一般要通过重复多次修改试用石膏工作模具、制作试验产品，才能通过国家标准的冲水性能测试，这个过程需要耗费大量的时间和资金，一个新产品开发需要大约半年到一年的时间和10 ～ 20万元的研发费用。如图1传统陶瓷洁具新产品开发过程所示。
传统陶瓷卫生洁具新产品生产工艺是通过仿制或者采用作坊式手工方式来开发和生产产品，一方面仿制产品没有知识产权，只能通过大量的广告和低价格来竞争低端市場。另一方面，修改的工作量很大，成本过高，开发周期太长，并且边修改边出产品，失败的可能性很大，有的新产品一年都开发不成功，这样就加大了新产品研制的不确定性和研发风险。
2.2 卫生洁具数字化专家数据库建模生产
首先通过对陶瓷洁具海量数据的采集、优化及预处理、陶瓷洁具烧成过程专家经验的比对、提取等建立一个陶瓷洁具烧制过程的专家数据库。基于专家系统的陶瓷卫生洁具新产品研发流程为：
①设计：从专家数据库选取合适的冲水流道与外型，对整个洁具进行结构适配设计;
②功能评价与模拟实验：对实体图样进行模拟冲水实验进行功能评价;
③制作洁具原型：用PCM系列快速制造设备制作洁具原型样品，并进行后期处理;
④冲水试验：对原型样品进行冲水功能试验论证，并进行修改设计至合格;
⑤设计原胎模型：把洁具原型数据输入专家经验数据系统，比对放样生成原胎模型数据，经曲线、曲面创建实体图;
⑥制作原胎模型：用PCM系列设备制作原胎模型，并进行后处理;
⑦制作石膏试验工作模型：利用原胎模型翻石膏试验工作模型;
⑧小批生产洁具产品：利用石膏试验工作模型注浆、干燥、上釉、烧结，小批试生产;
⑨制作树脂模型：用石膏试验工作模型制作树脂模型，批量生产石膏工作模型;
⑩批量生产：利用石膏工作模型进行批量生产，试制过程基本满足一次成功。
3 卫生洁具数字化制造专家数据库建立的特点
在千百年的陶瓷生产过程中，工匠们摸索了一定的规律，掌握和传承了丰实的经验，本项目就是将这些成功的案例经筛选通过现代的科技手段转化为有效的几何数据进行了永久保存并为今后的新品开发和批量生产发挥资料不断丰富以及反复应用的重要作用。
陶瓷卫生洁具从造型、功能以及制造工艺等属性最具代表性的为抽水马桶，所以我们的研究对象便锁定在抽水马桶的专家数据系统的建设。
根据现有陶瓷卫生洁具新产品生产工艺的总结归纳，开发一套陶瓷材料烧成过程的专家数据系统，把设计的洁具新产品三维模型放入专家数据系统，经过该系统的综合比对、推理、分析，生成得出放尺后的原胎模和石膏试验工作模的数据，然后传输到无模快速制造设备，制造出原胎模，或者经过加工中心制造出石膏试验工作模。
由于陶瓷产品成型过程中原模与烧成品之间存在规律性几何收缩，专家经验数据系统的目的旨在更好的为烧成过程中产生的收缩率提供科学的可比对数据，以弥补工匠经验式的主观缺陷，进而大大缩短新产品研发周期，同时降低开发成本和风险。
以陶瓷洁具实验样品和原胎模或石膏试验工作模作为制造依据，能够体现精确设计和进行结构可靠性的计算，在新品设计、结构设计、工艺设计、可制造性分析上，最大限度减少了新产品开发的资源和时间，并可借助于网络技术进行数字化传递，为并行工作创造条件。很显然，与传统的设计方法相比，采用本专家数据系统进行的设计分析、验证、模拟与仿真提供保障。先进的具有知识库和推理功能的专家数据系统不仅可取代大量的研发中的手工劳动，还能帮助研发人员根据现有的知识库和设计要求开展逻辑思维，自动提供可能的设计方案。
该新方法可以大大缩短新产品的开发周期，降低开发成本和风险，为企业自主创新、拥有自主知识产权和核心技术提供一个很好的技术手段。
4 建立专家经验数据库的优势
建立专家经验数据库、利用专家经验进行比对放样、无模铸型快速制造设备制造洁具样品、原胎模等技术具有创新点，降低开发成本和风险;提高我国陶瓷洁具新产品的自主创新能力和国际竞争力，系统在国内具有领先水平。
4.1 陶瓷洁具烧制过程的专家经验数据库的创建
通过三维扫描海量数据采集，经优化分析处理创建专家经验数据库，从而实现了研发、生产陶瓷洁具数字化的全新模式。
专家经验来源于长期实践，应用于实践，因此将专家的经验数字化，实施统一采集、统一整理，统一建库和建模，奠定了后期开发人员对专家经验的收集，理解、掌握和反复应用的基础。
海量数据采集是专家经验数据库建设的基础。陶瓷洁具产品形状复杂并且包含很多细部特征，采集品牌产品案例的相关海量数据主要包括数据获取、数据预处理、特征提取以及通过相关数据的分析比对获得陶瓷洁具烧制过程的各阶段的变形（收缩率），对掌握在生产过程中变化规律以及对专家积累的成功经验案例永久保存和重复应用，在新品的设计、研制和丰富专家数据库又是至关重要的，因此陶瓷洁具烧制过程在生产工艺过程中各阶段的数据采集和创建是必需的。
4.2 基于专家经验的陶瓷洁具相似逆向比对放样技术
依据专家经验基础数据进行相似比对放样，从根本上提升了陶瓷洁具研发过程的永久记忆和可重复性应用的科学方法。
由于点云是离散的，在数学上很难表述，并且收缩率在多处由于非等距呈较大差异性，因此对于点云的逆向比对放样是项目的一个难点。根据海量点云的分析比对我们可以获得收缩率的规律，相似特征的几何体所呈现的收缩量都在临近数值范围，而对于实际应用数据而言，如果是机械地按照收缩值去做放尺，得出的点云数据需要经过大量的去噪处理才可以使用。
在本项目中，首先进行两个点云模型配准，这里选择了中间切面上的数据是对齐，这是因为在此处，两个模型具有相同的切平面。然后在一个点云模型上找样本测试点将这个点映射到另个一点云模型中，也就是上面所说的矩阵变换。然后运用上述的点到面的算法计算另一个点云模型中与这个点最近的三个点组成的三角片计算这个点到三角片之间距离。
对于点云的放尺，我们依然采用的是三角剖分，根据临近的点确定方向，然后对每层切片的点做等距。通过算法是可以实现的。而对于面模型等距法，需要对模型特征关键节点进行归纳总结。
将设计陶瓷洁具产品三维实体图转化为点云图，利用专家经验数据库中收缩率等技术对设计产品点云图进行比对逆向放样，得到产品的原胎模点云图，再将放样后的原胎模点云图数据利用曲线、曲面创建技术得到原胎模实体图。
4.3 基于无模快速制造技术的陶瓷洁具研发
利用无模铸型快速制造技术研制陶瓷洁具样品和原胎模，展开了陶瓷洁具研发工作全新的工艺方法。
无模砂型快速制造技术是将CAD计算机绘图、快速成形技术的离散/堆积成形原理与传统树脂砂工艺有机的结合而设计开发出的一种数字化制造的新技术。
针对复杂陶瓷卫生洁具新产品开发的瓶颈和难点，本项目利用无模快速制造设备的特点作了大量的尝试工作，并取得了实质性的突破，主要体现在两方面。
①研发出可冲水试验的陶瓷洁具原型制作技术和工艺方法
这个过程的主要目的就是对设计的新产品快速的制造出样品并对其进行前期的水功能试验和工艺结构等方面的评估，所以用砂制作的潔具原型必须能够做冲水试验，这就要求砂型不但能够防止渗水，而且流道表面要很光顺平滑，这些对制作工艺和加工设备都提出了很高的要求。
②基于专家经验放样的陶瓷洁具原胎模制作技术和工艺方法
根据专家经验数据库存储的有关收缩率经验数据，对于设计实际新产品的尺寸进行比对放样从而获得原胎模，从而才能保证注浆烧成的产品符合设计要求，具体技术细节的处理还需要长期的实践经验的积累。利用无模快速制造而成的砂型原胎模形状准确，精度很高，有效地避免了人工操作带来的种种缺陷，同时也大大降低了工人的劳动强度。
通过对石膏工作模注浆烧成的样品不但要再次验证冲水效果，而且要对样品的美观度、强度等方面做全面的评价，从而确定这款新产品是否达到市场要求而进入批量生产。将原有老师傅制作的成熟产品进行数字化，探索出一套切实可行，简便可靠的洁具产品数字化与数据优化处理方法;要点如下：
a. 在几十万个点云数据中，进行优化筛选关键的点来进行计算处理;
b. 在点云图中进行收缩率数据的比对计算获得图形和表格显示;
c. 与同类产品进行比较，可以实现灵活的切割、拼接、缝合;
d. 在此基础上实现实体建模;而进行水动能分析;
e. 在实体建模的基础上实现产品的结构与造型和工艺方面的改进分析设计;
f. 成功地将无模快速成型加工技术引入洁具试验工作模的制作，替代了老师傅的手工制作，大大提高了工作效率;
g. 以成熟产品为基础，研发出合理的洁具分块切割方法，建立相应的数据库，并研发成功陶瓷洁具数字化设计及试验工作模制作系统新模式，属国内首创。
5 结 语
虽然行业有企业建立了陶瓷洁具专家经验数据库，创建了一种陶瓷卫生洁具新产品开发的新模式、新方法、新工艺，由于是当前首创，若做到十分的丰富、强大，仍需要继续完成以下工作：
① 最大范围和限度地收集国内外专家真实成功经验，并转化为三维空间海量数据后进行预处理、优化入库，充实数据库内的可比、可用有效数据资料。
② 随着专家经验数据的不断采集、重复应用，获得在陶瓷洁具烧制过程中变形量（收缩率）的比对数据更加详实、丰富，从而根据大量的相似変化规侓得出相应的表达描述方式和比对放样图形。
③ 随着描述表达方式和比对放样图形的不断重复应用， 专家经验数据库日趋强大、完善，由放样的点云图稍经人工干预后即可建模生成三维实体工程图将成为现实。