绿色模块化设计方法研究

绿色设计强调在产品全生命周期内着重考虑产品的环境属性并将其作为设计目标;模块化设计则以面向模块和功能分析为主要特征,能够通过模块的选择与组合快速形成产品系列。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来,引入层次分析法,提出了绿色模块化设计方法并简要分析了其设计流程。这种方法利用零件合并准则对零件进行合并,利用功能准则和绿色准则对模块进行划分,能够同时保证产品的功能属性和环境属性。最后以分体空调器室外机组为实例进行了验证和分析。     

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。     

考虑两两模块之间关联关系的产品模块划分方法

针对产品模块化设计问题,考虑了零部件之间的非对称及两两模块之间关联关系,提出了一种产品模块划分方法。通过设计结构矩阵来表达产品零部件之间的关联关系,利用FCM算法对零部件进行聚类,分析了两两模块之间可能存在不同的依赖关系,以模块内聚度和模块间耦合度为目标,建立了模块度准则,从而得到合理的模块划分方案。最后以起重机吊钩组为实例说明了产品模块划分过程。     

支持再制造升级的机械产品绿色模块划分方法研究

针对产品过时或淘汰造成的资源无法有效回收利用问题,对机械产品再制造升级的性能需求进行了研究,提出了一种基于设计结构矩阵的产品绿色模块划分方法。定义了产品零部件之间的功能、结构、回收模式等再制造升级的绿色属性;根据层次分析法计算得出了各属性的所占权重,在此基础上建立了产品零件的综合关联度矩阵;根据产品的设计需求、经济性和环境属性等要求,基于全链接层次聚类法进行了模块聚类,得到了机械产品可再制造升级模块划分方案;最后,以永磁同步曳引机为研究对象,对所提方法的可行性进行了验证。研究结果表明:该方法能有效地对机械产品进行可再制造升级模块划分,模块内部零件之间的联系紧密,且具有很高的装配性,模块之间又有很高的独立性,易于机械产品的再制造升级。     

基于遗传模拟退火算法的减速器模块化设计的模块方法

模块划分是模块化设计的基础及关键性步骤,通过对产品功能相关性、几何相关性和物理相关性的分析形成零件间模糊相似矩阵,然后以模块高内聚、低耦合作为划分的依据,采用遗传模拟退火算法(SAGA)对产品进行模块划分,为模块划分提供一种高效、合理的方式,结合典型减速器实例验证算法的可行性及实用性。     

面向产品配置的模块形成及划分方法

产品配置要考虑客户需求、模块组合复杂度、设计复杂度和成本,合理模块划分是产品配置基础。通过分析客户需求和零部件各相关性因素,建立零部件模糊相似性矩阵,并构建零部件模糊聚类树,描述模块的形成过程。提出采用复合λ对模糊聚类树截距,以组合复杂度、设计复杂度和成本为优化目标进行模块划分。利用遗传算法进行模块划分的优化,得到各λ值,进而得到模块划分的优化结果。此方法不仅考虑零部件之间相关的紧密程度,而且考虑模块划分的目的,以某天文圆顶为例说明了该方法的可行性和适用性。     

可维修性驱动的模块划分

为保证日益复杂的装备产品快速维修的需求,在产品模块划分过程中,提出面向维修的模块划分方法.在相关因素分析中考虑维修因素,从技术上考虑零件拆分的难易程度,并分布到其他各种零件之间的相关因素中,分别展开每一个相关因素,建立零部件相关因素树.从整体上考虑各相关因素对设计目的的影响程度,对各因素进行权重分配,建立零部件综合相关矩阵,并进行动态的模糊聚类,得到模块划分方案.最后以电冰箱为例进行面向维修的模块划分,结果表明,该方法可有效地实现产品的快速维修.     

基于化学碰撞理论的绿色模块划分方法

针对在产品设计初期传统绿色模块划分方法普遍存在模块绿色程度区分能力不足的问题,提出了一种基于化学碰撞理论的绿色模块划分方法。首先,构建了化学碰撞理论应用于绿色模块划分模型,模型中,重点探讨了表征零件自身化学反应活性的绿色程度矩阵和表征零件碰撞形成化学键难易的能量矩阵建立过程,在此基础上,通过有效碰撞评估,确保绿色模块组成方案的有效性。其次,研究了基于遗传算法对绿色模块划分模型的优化求解。最后,以某型号家用冰箱为例,验证了该方法的可行性。     

基于产品族参数化模块的飞机零件工艺装备变型设计技术

针对飞机零件工艺装备结构相似、细节结构变化大的特点,提出了一种基于参数化模块的飞机零件工艺装备变型设计的方法。基于零件的相似性和工艺要求提取飞机零件工装产品族,在产品族内对模块进行划分与组合实现变型设计。基于设计结构矩阵的方法对零件工装进行模块划分,并对划分后的模块进行参数化设计。当有新的工装设计任务时,可以通过比对零件特征以及工艺找到对应产品族,通过产品族内模块选择与组合,并基于参数化修改达到快速变型设计的目的。最后以飞机常用钣金零件翻边成形模具进行实例验证验证。     

基于产品核心零件的模块划分方法

为实现复杂机械产品的模块化设计,提出了一种以产品重要零件为核心的模块划分方法。首先,引入图论概念,构建机械产品各零件间的结构关系与功能关系图;然后采用"节点删除"测度算法寻找关系图中的关键节点,结合产品设计先验知识确定产品的重要零件;最后以重要零件为核心,根据一般零件与重要零件间的结构与功能关系确定其从属性,形成产品模块划分方案。并结合非开挖水平钻机动力头装置模块划分的应用实例,验证了该方法的有效性。     

面向大规模定制的产品模块化设计方法

对零件进行了功能和物理特性分析 ,得到了零件之间的交互值并形成了关系矩阵 ,采用层次分析法对影响模块形成的因素进行了权重分配 ;基于模糊树图方法对产品模块进行了合理、有效的划分 ,并应用基于多专家的综合评判法对取不同阈值的模块划分结果进行方案评价 ;结合典型实例说明了该文提出的设计方法可以解决面向大规模定制的产品模块化形成问题。与其他优化算法相比 ,基于模糊树图理论的模块形成方法可以对产品进行有效、合理的模块划分 ,具有良好的适应性和通用性 ;基于多专家的模糊综合评判方法可以对模块的划分方案进行科学的决策 ,得到的最优设计方案符合机械产品的设计规律     

自动缝边设备模块化设计方法

产品生产制造规格的不断增加,导致零件品种繁多,带来了生产和后续新产品开发的困难,采用模块化设计思想,对现有零件进行科学有效地模块划分和再设计,可以有效解决这一问题.文中将产品分别从结构层面、功能层面、数据表示层面进行了模块划分;建立了两零件间的特征相似等级评价体系,得到了部件间的各层面相关性矩阵;给各层面配比对应的权重...     

面向再设计的产品模块划分方法

针对现有模块划分方法的不足,提出和构建了产品模块划分的统一数学模型和求解流程。在此基础上,利用零件综合模糊相似矩阵构造了基于模块聚合度和分离度的适应度函数,同时根据模块划分矩阵的特点,应用矩阵交叉遗传算法进行了产品模块划分的优化求解。最后以某天文圆顶产品为例,说明了零件综合模糊相似矩阵的获取过程,以及算法的优化求解过程。实践证明该方法快速有效。     

一种改进的绿色模块化设计方法研究

针对SMITH提出的基于原子理论的绿色模块化设计方法中绿色约束单一、模块合并缺乏工程知识支持等问题,提出了一种改进的绿色模块化设计方法。将产品中的模块映射为原子,零部件映射为带正电荷的原子核和带负电荷的电子,通过零部件间的库仑力进行了模块划分;设计了再利用、再制造、材料回收等多重绿色约束矩阵和计算规则,对库仑力计算公式进行了修正;提出了基于准则的模块合并方法,将已有的工程知识有机融入到模块合并过程中;最后,以台灯为对象,应用所提方法进行了绿色模块化设计,并给出了改进方案。研究结果表明:改进后的方法所得模块划分结果较原方法有所减少,多重绿色约束的引入和基于准则的模块合并方法不仅提高了产品的绿色性,而且提高了方法的可操作性。     

批量客户化生产模式下的模块划分方法研究

在批量客户化生产模式下,不仅要考虑客户对产品的多品种小批量的功能需求,又要满足客户对产品的大批量生产的低成本的要求,合理有效的模块划分是解决上述矛盾的关键。在模糊聚类分析及信息熵理论的基础上,提出了考虑客户需求、产品的装配、成本和维修等综合因素的模块划分方法和策略,分析了模块聚类的相关准则和基于信息熵的量化评价方法,建立了相应的数学评价模型,并以电钻为例,利用提出的方法得出了用模块化方法进行产品再设计时模块划分的初始方案。     

基于公理设计和模块关联矩阵的产品族设计耦合分析

针对产品族设计耦合问题,分析比较了其与单一产品设计耦合的异同之处,提出了一种基于公理设计和模块关联矩阵的耦合分析方法。以公理设计为指导,进行功能需求分析及类型划分;分析了产品族客户需求、功能要求、设计参数和模块之间的对应关联关系,考虑适应性设计参数的影响度并将其分为两类以确定产品族的共性和差异性;从策略层面减弱产品族设计的耦合性。从操作层面的角度,根据设计参数零部件间的综合关联关系,通过聚类重构生成几个相互之间具有较小依赖度的模块,分析设计参数间的变更传播关系,建立产品族模块关联矩阵;从模块内部的耦合和模块之间的耦合两方面探讨了关联特性。最后通过电力液压盘式制动器实例阐述了产品族设计耦合分析过程。     

面向广义工程更改的产品模块划分方法研究

提出了产品配置设计中广义工程更改的概念，对广义工程更改需求进行了分析，由此映射出模块划分影响因素。采用二次聚合方法对产品进行了模块划分，根据零件之间的连接关系，划分出产品的子功能机构，然后根据广义工程更改需求，建立了机构之间的关联矩阵，采用截取矩阵对机构进行了模块聚合，通过判别矩阵对划分的模块进行验证与优化。最后用平头锁眼机的模块划分说明了该方法的有效性。     

基于功能元参数相关性的产品功能模块设计方法研究

为了解决产品设计过程中多种需求因素制约的设计问题,提出一种基于功能元参数相关性的产品功能模块设计方法。该方法建立在功能分析的基础上,通过对产品系统进行功能分析,考虑不同需求参数下功能元之间的相关度,进而运用聚类分析对功能元模块进行划分,并从系统的角度对模块化产品系统进行设计,得到一套完整的产品功能模块设计方法。最后引入雪地救援车功能模块布局设计案例验证了该方法的可行性。     

面向农机模块化产品平台的零部件关联度建模与计算

为了实现农机模块化产品平台中产品零部件相关资料管理,最终实现农机的快速设计,需要对产品零部件进行模块化。产品模块化首先需要构建以农机零部件关系大小为目标的模型,再通过合理的关联度的计算方法计算农机零部件之间的关联度,形成农机零部件关联度的DSM(设计结构矩阵)矩阵,进而通过算法优化矩阵并得到优化结果,最后根据结果判定模块的划分,从而验证模型以及关联度计算方法的合理性。通过遗传算法对DSM矩阵进行优化,最后把这些零件划分为5个模块,其中4个功能模块,分别取名扶手架模块、扶手支臂模块、扶手座模块、附件拉杆模块,和1个独立零部件模块。通过对比农机实物与划分结果可知,关联度计算方法具有合理性。     

电气产品绿色模块化设计方法研究

绿色设计强调在产品全生命周期内,着重考虑产品的环境属性并将其作为设计目标,模块化设计则以面向模块和功能分析为主要特征,能够通过模块的选择与组合快速形成产品系列。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来,提出了绿色模块化设计方法并简要分析了其设计流程。模块化设计技术因其能缩短产品开发周期,快速响应市场变化,相对延长产品生命周期等优点,得到越来越广泛的应用。