模块化机械装备及其设计方法研究综述

介绍了模块化技术在工程装备、交通运输装备、武器作战装备等机械装备领域的应用.在此基础上,围绕功能、功能和结构、产品生命周期三类,对模块化设计方法进行了综述.现阶段,模块化装备的设计依然依赖于经验,设计方法存在着计算量庞大、主观因素强、全局与局部矛盾、缺乏特殊需求考虑等问题.该问题导致模块化装备的性能整体提升有限,难以推广应用.未来,相关性评估方法将逐渐完备客观,并逐渐形成一套完整的模块化设计理论体系,从而实现设计方法与模块化装备的研发全过程有机结合,满足模块化装备在典型领域的应用需求.     

面向复杂产品协同设计的元模式设计

分布式制造应用之间的互操作是计算机辅助协同设计需要解决的核心问题.该文从一个航天复杂产品的协同设计实例出发,研究了支持多领域应用协同设计的To-Be模型.结合当前元语言、元框架等技术特点,提出了一种元模式协同设计方法.该方法具有将产品的工程特征信息描述与实现技术(程序语言、计算机辅助工具)隔离;应用可扩展标记语言描述产品元数据;应用元框架实现产品共享信息的交互等特点.设计了航天复杂产品协同设计知识大纲,实现了多领域应用的协同设计.     

Research on knowledge-based design of complex mechanical product

提出基于知识的复杂机械产品智能设计方法,采用产品族实例树实现了复杂机械产品的知识建模,利用实例推理的方法实现了以往成功设计实例的知识重用.运用数据库技术和ActiveX技术,建立机械产品智能设计系统的体系结构,并采用Visual Basic.NET作为开发工具,实现起重机智能设计平台软件的开发.应用实例表明所述方法是合理的和有效的.     

产品族设计DNA可遗传因子提取

综合应用多种感性工学研究方法从国电南自现有平台产品族设计中来推导出可用产品族DNA.首先,依照企业专家组意见从现有产品族中选取代表性样本,在进行态度倾向预测试的基础上选取了42名研究生进行主观评分测试,运用多种统计方法来推导遗传因子.然后,在微观视角中应用FSA法和Delphi法归纳出产品族显性DNA遗传因子,在宏观视角下应用SD法推导出产品族隐性DNA遗传因子.最后,将归纳出的显性及隐形遗传因子在新一代平台产品设计实践中应用和检验,为新平台产品族设计提供了可行性指导.该方法具有通用性,可推广应用到一般性软、硬件控制界面的产品识别设计中.     

现代企业产品设计的管理与实现

目的 探讨网络化条件下企业产品设计过程和管理模式的内容.方法 从企业环境、设计管理角度分析、归纳目前企业产品过程和管理方面存在的问题和解决方法.结果 应用网络化服务和设计管理理念于产品设计,可以获得先进的技术和信息资源,缩短产品的周期,提高产品的价值,增强企业竞争力.结论 设计管理借助网络化在企业中得以应用,提高企业的竞争力,成为企业竞争的资本.     

非标设备设计的多维系统化问题研究

论述非标设备的多维系统化设计以及基于多维系统化设计若干设计方法的发展应用.从实践中发现,设计问题是非标设备开发经常出现的问题,设计与非标开发的其他环节紧密联系.结合产品生命周期和项目管理等理念,发展了传统系统化设计,提出多维度的系统化设计.多维系统化设计不仅对设计工作进行系统化分解,还将设计作为一个单元作系统化延伸,基于产品生命周期系统化考虑客户潜在需求和其他与设计相关要求,对设计要求进行多层次系统化分解,建立以设计为核心的系统化协作机制.多维系统化设计可以兼容多种设计方法,并使这些设计方法结合多维系统化的思想发展应用,以虚拟制造设计、标准化设计为例等说明一般设计方法基于多维系统化设计的发展应用.     

西周青铜窃曲纹饰在产品设计中的应用研究

目的 研究西周青铜窃曲纹饰在现代产品中的应用方法.方法 分析西周青铜纹饰的演变过程,通过青铜器实例探讨了窃曲纹的审美特征并提取设计符号.结果 根据产品设计的要素,将提取的设计符号变形并应用于产品设计中.结论 青铜纹饰应用于产品设计中可以从产品形态的创新、产品功能的表达、产品使用环境的演绎3个层面进行设计与研究.     

汽车底盘模块化设计中客户需求层次分析模型研究

文章在研究汽车底盘模块化设计系统框架的基础上,对底盘系统进行功能划分,拟定底盘模块设计的系列型谱,研究底盘产品的客户需求层次分析模型,并对产品功能与结构的映射关系及产品子功能相关性分析、计算方法进行探讨。     

基于用户需求的产品形式设计

研究既保证产品形式具有创造性,又能够完整而准确表达用户需求的设计方法,建立了一个能够实时地将用户的语言需求转化为产品原型的自动设计系统.采用步枪作为研究实例,以参加过军训的大学生作为模拟用户,用模糊集及语意差异理论评价用户需求与产品的特征及其各个备选方案的关系,利用模糊层次分析法推理出能够满足用户需求的产品形式.该方法也可以应用到其它的产品形式设计中.     

一种面向大规模定制的产品族分类方法

产品族是实现大规模定制生产模式的重要支撑技术.产品族中不同产品在功能、物理以及技术特征上的相似性是产品族的重要特征.基于产品在功能域和物理域内的表达和映射关系,提出了一种通过比较产品在功能域的功能需求(FR)以及物理域的设计参数(DP)的相似程度来划分产品族的方法,阐述了应用该方法划分产品族的步骤.最后以一个案例说明了该产品族分类方法的应用.     

考虑变更传播影响的产品模块分类方法

针对产品变更过程中遇到产品结构复杂及零部件间关联程度强的问题,基于设计结构矩阵,通过模糊聚类分析法,对产品变更模块分层级研究变更传播的特点.首先,将产品零部件按照不同要求划分为不同的模块,将模块作为基本元素,根据模块间的变更依赖关系建立含权重的设计结构矩阵;然后,利用模糊聚类分析法对变更模块聚类,对聚类结果分层级,分析各层级之间的变更传播特点,从而降低模块变更的复杂性,提高模块变更的速度.以某型罐式半挂车为例,对该方法的可行性和合理性进行验证.实验结果表明:该方法能够有效地降低车辆变更复杂性,并能提高车辆工程变更速度.     

面向非硅MEMS的桌面微装配系统模块化设计方法

针对非硅MEMS零件的装配瓶颈难题,提出一种面向非硅MEMS的桌面微装配系统模块化设计方法.论述了所提出桌面微装配系统的内涵、特点及其应用对象,并在此基础上提出了基于装配单元通用功能完整性和系统可重配置性的模块划分原则;利用相关性分析方法建立了综合相关矩阵并应用模糊聚类方法对其进行了操作,确定了模块划分定量计算流程,利用模糊评价方法对模块划分合理性进行了评价;以桌面微装配系统的自主式装配单元为实例进行了设计方法的验证,证明了模块化设计方法的有效性.      

基于进化树的产品模块化粒度分析

针对产品模块化设计中的粒度问题,提出一种基于进化树的分析方法。通过综合考虑零部件之间的功能关系度、结构关系度和物理关系度,建立产品的原始矩阵,应用模糊聚类分析方法对其进行划分,得到传递闭包矩阵;根据不同分区阈值序列形成模块,得到一个聚类进化树,再以进化树的最长分支为基础,划分出不同的粒度等级,通过比较模块化指数MI找到其最佳粒度级别。以咖啡机产品的模块化粒度分析为例,验证了该方法的有效性。     

面向复杂产品元件装配的流程建模与优化

针对产品元件装配流程中存在的聚类模块粒度过大、元件间干涉与冲突等问题,提出了面向复杂产品元件装配流程建模与优化方法。采用分析网络模型与模糊设计结构矩阵相耦合,对元件间的信息依赖关系进行定量化表示,其次运用传递闭包法求得具有自反性与对称性的模糊等价矩阵,基于截集阈值以及效用理论对复杂元件聚类划分,最后确定各元件模块的入出集,从而优化装配的执行顺序,提高产品的核心竞争力。以液压四足机器人腿部元件装配为例,验证了方法的有效性与可行性,为元件装配流程规划提供了新的设计思路。     

基于变形设计理论的产品模块化设计

快速变形设计可以快速开发产品、降低设计成本、快速响应市场,是一种适应于大规模客户化定制生产模式的现代设计方法.作者通过对变形产品成本影响较大、通用性高的平台零部件进行标准化、模块化设计,而对平台其他零部件的变形是对产品进行派生变形设计的重要方法.作者对摸块化设计的意义及其与一体化设计的区别与联系,模块化设计的内涵及模块化设计的方法、步骤进行了分析研究,提出通过模块化的设计可以快速变形,实现产品多样性要求,节省设计成本,达到规模经济的低成本.     

基于设计结构矩阵的产品结构模块聚类方法

阐述了当前产品结构模块聚类方法中存在的不足,并通过基于设计结构矩阵(DSM)的聚类方法较好地解决了这些不足.给出建立产品结构DSM模型的方法,并基于五点刻度法对产品结构DSM模型进行数字化.在聚类的过程中开发了基于产品结构DSM联系强度的聚类算法和基于联系成本的择优算法.以某摩托车发动机为例进行了实际建模、聚类运算及聚类择优,得出了优化的模块聚类结果.     

基于谱系聚类的数控机床模块划分系统

为研究开发有效的计算机辅助数控机床模块划分系统,利用AHP以及谱系聚类算法,结合卧式数控车床模块划分的实际,从功能出发阐述了模块划分过程.通过相关度矩阵得到距离矩阵,运用谱系聚类方法对距离矩阵进行聚合,得到划分结果,并在此基础上利用VB以及Matlab开发了数控机床模块划分系统.通过实例设计及结果分析证明该划分系统进行模块划分十分有效、准确且快捷.     

面向并行工程的冷藏箱设计系统（DH—RCDS）的开发

结合冷藏箱设计系统开发,提出了基于并行工程,成经技术及分极模块化原理,进行冷藏参数化设计的基方法,介绍了冷藏箱产品信息模型及的关键技术,并讨论论了系统实现的问题。     

基于产品设计难度系数的设计时间估计方法

为了快速而准确地估算产品设计时间,研究了产品设计难度与设计时间之间的关系,提出了一种基于产品设计难度系数的设计时间估算方法.该方法通过分析产品设计难度表征方式,并结合熵值法和基于相关系数和标准差的专家权重确定方法建立产品设计难度系数模型.同时基于企业数据库和编码技术,运用Matlab确定产品设计难度系数与设计时间之间的关系函数,建立基于产品设计难度系数的设计时间估算模型.最后,通过范例和已有算法的对比证明了该方法的实用性和有效性.研究结果表明,该方法对设计时间预测具有较高的准确性和较好的实用性.     

支持生物激励设计的跨领域知识元聚类方法

为了解决现有生物激励设计过程存在的跨领域知识获取难的问题,提出了面向生物激励设计的基于功能特征语义相关性的功能语义聚类和基于环境特征约束适应性的环境约束聚类组成的两阶段知识元聚类算法。将生物激励设计过程跨领域实例知识检索问题转化为对离散的生物领域或工程领域知识元的聚类检索。根据跨领域术语知识表示的不同确定跨领域检索功能词,执行基于功能特征语义相关性的功能语义的一阶段聚类,结合生物领域功能与环境特征约束间的相关性,完成基于不同类型环境特征约束的二阶段聚类。一方面,将模糊理论与模糊数学引入知识元聚类算法中,提出基于模糊隶属度函数的语义相似度计算方法,实现了基于功能关键字的语义聚类;另一方面,将FCM聚类算法引入到知识元聚类过程中,结合给出的不同类型环境特征约束相似性算法,提出了AFCM算法,实现了基于环境特征约束适应性的环境约束聚类。最后,开发了相应的原型系统,并且以视觉假体装置设计为例进行测试。结果表明,聚类时间和准确率得到极大改善,聚类效率得到显著提升。该算法有效地避免了跨领域知识分布的离散性,减少了设计过程中研究对象的数量,能够合理地获取已有设计知识,为深入研究奠定了基础。