基于设计关联矩阵与可拓聚类的产品模块划分方法

针对大规模定制与产品平台战略技术,模块化设计是一种有效的设计方法,而模块的划分是该方法的关键.文中结合公理设计与设计结构矩阵,利用独立公理进行产品功能划分,建立产品设计矩阵,再结合设计矩阵与设计结构矩阵,构建产品设计关联矩阵,然后利用可拓聚类算法对该关联矩阵进行聚类运算,以此来完成产品设计的模块划分;并将所划分的模块用独立公理再次做功能独立性分析,最终确定产品模块.最后以桥式起重机起重小车模块划分为例,验证了该设计方法有效性和可行性,提高了产品设计效率,降低了设计成本.     

基于可拓理论的产品配置设计

为实现计算机支持下的产品快速响应设计,提出了一种基于物元模型和可拓理论的产品快速配置设计方法.该方法首先建立形式化表达模块和模块族的物元模型.以产品族为基础,针对具体的客户需求,利用质量功能配置瀑布式分解方法对期望产品进行层次性展开,以获得期望模块物元.基于期望模块物元,采用相似匹配算法从模块族中模糊匹配出相似存在模块,以形成产品的初步配置方案.通过解析结构建模方法,确定相似存在模块变换的结构层次.通过相似存在模块的可拓变换,得到具体的期望模块,以建立产品结构方案.最后,以堆垛机为例,验证了产品快速配置设计方法的可行性.     

产品族建模的关键技术

结合产品数字化快速设计系统研究、开发和应用经验，对产品数字化系统的重要环节产品族建模的关键技术——QFD技术、模块化设计技术、GT技术、设计知识的表达技术、用户化界面技术进行了总结、研究和探讨。     

一种可视化设计结构矩阵的产品设计模块化识别方法

为识别和划分产品模块化设计中模块的优劣,提出了一种可视化设计结构矩阵方法.通过分析模块的基本特征,提出了模块强度的概念及计算准则.利用设计结构矩阵建模产品内组件间相互关系,运用遗传算法优化矩阵.计算矩阵中所有潜在模块的模块强度,应用不同透明度下的颜色填充技术实现模块识别的可视化,从而为不同需求下的产品模块的识别和划分提供基础.结合数控挽把机的模块识别实例,验证了该方法的有效性和实用性.     

基于QFD和DSM的复杂产品设计任务规划方法

目前,现有的DSM方法缺乏与上游产品级用户需求和技术特性的关联,设计任务规划没有融合用户需求,因而也就无法从根本上保证最终的设计方案能够最大限度的满足用户需求。为此提出了基于QFD和DSM的复杂产品设计任务规划方法,通过构建两个质量屋实现了用户需求向产品结构的映射,之后再利用DSM进行设计任务规划,从而使得规划结果充分体现用户需求,更加合理和有效。最后,以水电机组为应用对象,对所提方法的可行性和正确性进行了验证。     

质量功能配置研究现状及进展——兼谈对我国 QFD 研究与应用的看法

质量功能配置（ＱＦＤ）是近来兴起的将顾客需求展开到产品开发过程的一种系统化方法。本文在介绍ＱＦＤ的发展历史基础上,综述了国内外ＱＦＤ研究现状及进展,并对我国ＱＦＤ的研究与应用进行了讨论。作者认为,ＱＦＤ是提高我国企业新产品开发能力进而提高企业市场竞争能力的重要手段,智能的支持并行工程的ＱＦＤ系统及实现ＱＦＤ与其它设计技术的集成是ＱＦＤ研究的主要方向。     

面向绿色制造的产品模块化设计研究综述

阐述了绿色产品生命周期的涵义，分析了绿色产品生命周期各阶段的特性及关联关系，对目前存在的绿色模块化设计技术和方法进行了分类总结。根据绿色产品生命周期各阶段研究侧重点不同，将目前绿色制造模块化设计归纳为面向产品生命周期模块化设计、绿色设计模块化设计、环境意识模块化设计、再制造模块化设计、可拆卸模块化设计、维修模块化设计、回收模块化设计、重用模块化设计及其他模块化设计，并对其相应的模块化设计方法进行了综述分析。最后展望了今后的研究趋势。     

A task-oriented modular and agent-based collaborative design mechanism for distributed product development

The rapid expansion of enterprises makes product collaborative design （PCD） a critical issue under the distributed heterogeneous environment, but as the collaborative task of large-scale network becomes more complicated, neither unified task decomposition and allocation methodology nor Agent-based network management platform can satisfy the increasing demands. In this paper, to meet requirements of PCD for distributed product development, a collaborative design mechanism based on the thought of modularity and the Agent technology is presented. First, the top-down 4-tier process model based on task-oriented modular and Agent is constructed for PCD after analyzing the mapping relationships between requirements and functions in the collaborative design. Second, on basis of sub-task decomposition for PCD based on a mixed method, the mathematic model of task-oriented modular based on multi-objective optimization is established to maximize the module cohesion degree and minimize the module coupling degree, while considering the module executable degree as a restriction. The mathematic model is optimized and simulated by the modified PSO, and the decomposed modules are obtained. Finally, the Agent structure model for collaborative design is put forward, and the optimism matching Agents are selected by using similarity algorithm to implement different task-modules by the integrated reasoning and decision-making mechanism with the behavioral model of collaborative design Agents. With the results of experimental studies for automobile collaborative design, the feasibility and efficiency of this methodology of task-oriented modular and Agent-based collaborative design in the distributed heterogeneous environment are verified. On this basis, an integrative automobile collaborative R＆D platform is developed. This research provides an effective platform for automobile manufacturing enterprises to achieve PCD, and helps to promote product numeralization collaborative R＆D and management development.     

面向广义模块化设计的产品族规划方法研究

针对不同的产品结构特点提出了两种模块化产品族的开发模式，即基于传统模块的产品族开发和基于柔性模块的产品族开发，柔性模块是广义模块化设计的基本组成元素，提出并详细论述了广义模块化设计产品族体系的结构组成，提出了基于相似特征分析构建广义模块化产品族中柔性模块矩阵和产品矩阵的方法，以液压机产品为例论述了广义模块化产品族的具体规划方法。     

绿色性对模块化产品设计的影响

传统模块化设计是基于功能需求出发,产品生命周期中会产生资源浪费和环境污染。本文在传统模块化设计的基础上,增加了产品的绿色性指标,通过分析绿色性与模块化之间存在的相互关系,确定模块划分准则,用模糊隶属度来定量地描述各准则的相关性。通过层次分析法确定各准则的权重,求出各零件之间的交互值矩阵,用模糊矩阵的传递闭包进行模糊聚类,从而得到基于功能和绿色性的两种不同模块划分结果。最后以电吹风为例论证了绿色模块化设计方法有利于环境保护。     

信息公理在模块选择决策中的应用

分析了公理设计理论和模块化产品设计之间的联系,将公理设计应用于模块的选择决策中.利用信息公理对模块化产品中的模块进行信息含量计算,从众多满足顾客需求的模块中,将具有最小信息含量的模块组成产品,为模块化设计提供了一种科学的决策方法.     

基于模块模板的桥式起重机桥架的可重用设计

设计重用是将以往的设计成果与设计经验用于当前产品的设计中,从而实现产品的快速设计.起重机桥架设计需要大量借鉴以往产品的设计方案,结合起重机桥架的模块化特点对设计知识的合理重用是提高其设计效率的有效方法.提出了基于设计重用的模块模板的建模方法,将桥架整体结构划分为数个相对独立的模块,每个模块模板涵盖对应模块大部分甚至所有的设计信息,并具有高度的开放性.在此基础上,建立以模块模板库为核心的起重机桥架模块库,开发重机桥架模块以及整机设计系统,实现高效有序的设计重用.     

A methodology to define a reconfigurable system architecture for a compact heat exchanger assembly machine

Due to the unexpected, fast, and constant changes of market requirements and the hypercompetency, robust manufacturing systems are needed that adjust easily to operational variability and the customized product supply. The simply substitution of components, software, hardware, and/or their adaptation by parameters resetting are an attractive option to face this challenge. Short product life cycles are an undeniable consequence and evidence of this. For this reason, to develop products or services profitably in the product manufacturing field, it is common to use the product family concept, which involves sharing components, functional features, and manufacturing process, both to make a cheaper product development process and to obtain customized products. A new generation of manufacturing systems that deploy characteristics such as adaptability and flexibility responding to the market dynamics called reconfigurable manufacturing systems (RMS) are required by market according to manufacturing experts. The manufacturing systems with modular architecture are the best way to meet flexible and adaptable RMSs because they allow reconfiguration by a simple module substitution or by resetting module operation parameters. This paper presents a design methodology developed to obtain modular RMS. The method integrates the utilization of modular architecture principles, selection algorithms (analytical hierarchical process), clustering algorithms (average linkage clustering algorithm), family product features and functional system analysis in the classical product design process. The methodology proposed allows defining the most adequate modular system architecture and the modular definition of the reconfiguration variables that are needed to reach the flexibility required. A real study case about a heat exchanger assembly machine is presented where this methodology is applied in order to present an evidence of its usefulness.     

基于QFD和TRIZ的产品形态创新方法

为减少形态创新设计思维过程的主观性和偶然性,帮助设计师快速、准确地发现和确定产品形态创新点,提出了一种基于质量功能配置和发明问题解决理论的产品形态创新设计新方法.该方法通过构建一个改进的面向形态设计的质量屋模型分析并确定产品形态设计中的冲突,结合可视化的TRIZ 40条创新原理资料库,应用TRIZ来解决设计冲突,以此获得形态创新点和创新形态设计方案.运用本文提出的方法,完成了插座的形态创新设计.     

通过动态QFD实现需求驱动的产品族设计方法研究

通过对动态的用户需求分析及动态QFD方法的应用，提出面向需求驱动的产品族设计方法。针对目前在产品族设计中缺乏对动态的用户需求分析及响应的情况，导出了多目标约束环境下的产品族设计方法，同时利用动态QFD方法实现了产品族的构成对用户需求的响应。通过相似性和差异性的考虑，实现模块化的产品族结构。本方法的应用有助于实现柔性产品族结构设计以响应动态变化的用户需求。     

混凝土泵车的产品模块建模方法研究

针对泵车产品设计成本高和开发周期长的问题,采用模块化建模方法建立了泵车模块化产品开发平台。以泵车销轴为例,通过模块几何形状和结构参数分析,建立了销轴模块的主模型、主文档,生成了不同的销轴工程图实例。对泵车一级模块和二级模块的模块接口进行了类别划分。根据产品数据管理系统(PDM)和产品主结构,构建了订单产品模块化设计需要的模块分类树,划分出了泵车的基本模块、必选模块和可选模块,在此基础上进行了产品结构参数系列化设计和产品结构模块系列化设计。泵车模块建模方法在企业的实践结果表明:该方法减少和优化了约30%的零部件品种规格,缩短了近50%的产品研发时间,在降低生产成本的同时还提升了泵车产品的研发质量和品牌竞争力。     

基于QFD与创新问题分类求解策略的创新设计研究

根据产品设计的特点,提出了融合质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)与创新问题分类求解策略的产品创新设计流程;论述了应用QFD确定创新设计问题类型与选择创新求解策略的方法;在上述理论方法的基础上,初步完成了计算机辅助创新设计软件中QFD模块的开发;最后,通过具体实例的应用说明并验证了提出的方法.     

QFD方法的实现与软件开发研究

质量功能布置（ＱｕａｌｉｔｙＦｕｎｃｔｉｏｎＤｅｐｌｏｙｍｅｄｎｔ－ＱＦＤ）是近年来在世界范围内广泛应用于产品开发，设计的一种系统化方法，并取得了显著效果。近年来有关ＱＤ理论方面的研究比较多，但有关开发ＱＦＤ应用软件的研究甚少。本文通过分析ＱＦＤ理论上的进展给ＱＦＤ的应用和实现带来的诸多技术困难，提出运用计算机支持的协同工作（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ＳｕｐｐｏｒｔｅｄＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＷｏｒｋ－ＣＳ     

基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化

为更好地刻画产品开发过程和流程优化,提出了基于设计结构矩阵理论的产品开发仿真模型,并据此模型设计流程优化算法。模型采用蒙特卡罗仿真方法模拟产品开发过程,用以估算产品开发时间、费用,以及按要求完工的概率。该仿真模型考虑了任务执行时间的不确定性和任务之间的顺序约束关系,同时还考虑了项目执行过程中的返工迭代和学习效应。在考虑顺序约束关系的条件下,利用遗传算法优化任务执行顺序。算例分析表明,该优化算法可以使项目的成功率提高17％。