基于广义模块化设计的产品重构技术研究

从广义模块化设计及其相关概念出发,讨论了广义模块化设计的适用范围,并从可重构产品族的规划、模型创建、模块扩展及其组合拼装等方面详细介绍了基于广义模块化设计的产品重构技术,并以组合框架式液压机产品族设计为例,详细说明了广义模块化的产品重构原理和方法.     

基于最大适应度优化算法的订单产品模块化设计方法

通过研究复杂网络社团的层次性和重叠性,分析订单产品的产品结构特点,将复杂网络技术引入订单产品模块化设计中,构建订单产品的零部件关系网络表示方法,指出订单产品零部件关系网络中的网络簇(社团结构)可以看作是产品的模块.提出基于节点度的最大适应度优化算法,并将其应用于订单产品的模块化设计中.该算法能够在体现产品族网络层次性和重叠性的同时,快速划分出合理的产品模块.利用网络模块性评价函数(即Q函数),对模块划分结果进行了有效评价.以注塑机产品的模块化设计为例验证了该方法的系统性和可行性.     

基于同异比值的产品族绿色模块化设计

现代产品由大规模生产向大规模定制转变、同时社会对资源环境也提出了更高的要求,在此基础上提出了产品族绿色设计.而模块化设计以及产品平台设计是产品族设计的方法与手段,也是文中采用的研究方法.在对现有的产品族设计、模块化设计的一般方法进行了归纳总结,通过对已有产品的分析,能够量化描述产品族,同时利用这个量化进一步得到产品族的模块化,以提高产品族的共性及绿色属性.     

模块化产品族演进创新方法研究

针对当前产品族动态演进机制和系统化创新方法研究的不足,提出模块化产品族在技术层次上的创新演进方法。通过构建产品族的需求—功能—技术(Requirement-function-technology,R-F-T)映射关系模型,分析当前模块化产品族的技术状况,并通过GM(1,1)模型预测模块化产品族的未来技术重要度情况;在企业内部数据的支持下,通过对模块化产品族初始问题的分析,集成应用创新思维通用理论和传统TRIZ(OTSM–TRIZ)的问题流网络(Problem flow network,PFN)技术识别并解决产品族中多个冲突问题;在技术重要度预测和新功能模块—技术关联矩阵(Function module-technical matrix,FMTM)的基础上,以平台比率为依据,通过计算概念化产品族中功能模块的多样性程度,获得概念化产品族规划方案。对小型轮式装载机产品族进行了实例分析,并验证了该方法的有效性。     

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。     

面向复杂模块化产品族演化控制的评价方法

针对模块化产品族的演化控制问题,提出面向模块化产品族复杂程度的网络化评价方法。将产品族中的模块描述为节点,模块间的关系描述为边,并将模块化产品族抽象形成产品系统的模块关系网络。借助模块关系网络,从模块、关系和系统三个层次对产品族进行量化描述,形成由模块信息量、信息耦合比、关重度、关系强度和系统信息结构熵5个量化指标组成的评价体系。基于量化指标的工程意义,设计人员可以对产品族系统进行复杂程度评估和演化状态监控。以某轮式装载机铲斗的模块化系统为例,验证了所提方法的可行性。     

多目标约束环境下的模块化产品族设计方法研究

研究了在多目标约束环境下的产品族设计方法。针对产品族结构和设计特点 ,结合大批量定制设计(DFMC)、产品生命周期管理等思想 ,以功能、装配和成本约束为手段 ,以产品族核心平台 (product platform)的求解为设计目标 ,给出了模块化产品族设计方法。通过对各种约束的量化和定性分析 ,促进了产品族设计的合理性和有效性。该方法对于基于核心平台的模块化产品族设计具有良好的可行性     

广义模块化设计原理及方法

针对传统模块化设计的局限性,将参数化设计和变量化分析技术引入模块化设计,提出广义模块化设计方法,从而拓展模块化设计的应用领域,使其既可适用于系列分级特性比较明显的产品及其产品族的开发,又可满足工况复杂、大载荷,需要进行结构强度、刚度设计,系列分级特性不明显的机械产品的开发设计.对广义模块化设计原理、广义产品平台、基于广义模块组合和基于广义产品平台的产品族规划方法进行系统阐述.最后以液压机广义模块化设计和产品族规划为例,详细说明广义模块化设计的基本原理和方法.     

整体框架式液压机广义模块化产品族建模技术的研究

将虚拟柔性模块引入广义模块化设计,通过模块的划分与规划,实现了结构复杂且不可再分的一类机械产品的广义模块化产品族设计,拓宽了广义模块化设计的适用范围;采用基于实例推理的方法,建立了整体框架式液压机的产品族和虚拟柔性模块族,为该类机械产品的快速设计提供了理论和技术支持.     

基于可调节变量的内圆磨床产品族设计

为了解决产品族设计中模块化设计方法存在的缺点 ,以基于可调节变量的产品族设计方法为基础 ,结合内圆磨床的特点 ,提出了基于可调节变量的内圆磨床产品族设计方法 ,给出了产品族设计流程 ,建立了内圆磨床产品族模型。该方法实现的关键是产品公共平台和可调因子的确定。设计过程中首先进行市场网格划分 ,并将市场细分网格和全部设计需求利用质量功能配置映射为设计变量 ;然后将组成产品族的产品设计变量利用相容决策支持问题划分为公共平台和可调因子 ,通过可调因子值的改变实现产品族设计 ;最后 ,应用该方法建立了M 2 110内圆磨床产品族模型 ,包括功能模型与结构模型 ,实现了面向大规模定制的内圆磨床产品族设计 ,为实现基于网络的产品族定制设计奠定了基础     

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。     

粗纱机产品平台设计方法研究

探讨了一种在产品方案设计阶段构建模块化产品平台的方法。该方法采用模块设计思想，将产品按照功能划分模块，用模块来构建产品平台。在构建产品平台时充分利用可调节模块的参数化设计特点，最大程度地扩展了产品平台，使基于产品平台的产品族设计能够快速、高效地完成。     

汽车覆盖件模具快速响应设计的若干关键技术研究

通过对汽车覆盖件模具的结构分析，提出了基于模块化思想的汽车覆盖件模具快速设计技术，建立了其模块化产品系列和模块划分方法，利用知识工程（KBE）技术和参数化模板实现汽车覆盖件模具通用模块的快速设计，利用UG/WAVE技术和曲面重构技术实现了专用模块的快速设计。通过该快速设计系统，实现了汽车覆盖件模具产品的快速更新。     

基于复杂网络的产品族结构建模及模块分析方法

将复杂网络理论应用于产品族结构建模中,提出产品族结构的零部件关系网络模型,零部件作为网络的节点,零部件之间的隶属关系作为网络的边,并在此基础上演化出产品族结构的模块关系网络模型.运用简单路径搜索等算法对各个节点的介数、次数和产品数等参数进行计算和统计.通过分析和比较这些参数,提出基于产品族结构网络模型的模块分类方法.在实例研究中,以某企业工业汽轮机产品族为例对上述方法进行验证.在分析网络模型相关参数的基础上,区分基本模块、必选模块和可选模块;寻找产品族中的关键模块并分析模块类型的转变是产品族演化的基础和关键.     

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.     

Development of a computer numerical control (CNC) modular fixture — Machine design of a standard multifinger module

This paper presents the first phase of our ongoing development of a computer numerical control (CNC) modular fixture involving the machine design of a standard multifinger module. The aim is to develop a modular fixture which consists of only one type of standard multifinger CNC module which can provide locating, supporting and clamping functions. The module consists of four fingers with eight degrees of freedom to conform to any arbitrary workpiece surfaces. The eight motions of the four fingers are controlled by one motor through the use of two transmission and clutch systems. Different fixture layouts or reconfigurations can be made by different combinations of a multiplicity of such modules for major product family changes; while adjustments to finger positions of individual modules can be made by direct computer numerical control for minor product changes within a product family. The machine design and operation of the module are presented in the paper. A prototype was built and tested and satisfactory performance was achieved. Finally, two examples are provided to illustrate the flexibility and use of the standard multifinger module.     

基于 Pro／E电梯部件参数化设计

利用布局的传递参数的功能,结合关系式、程序、族表等一系列工具,实现了电梯部件参数化设计,有效地提高了电梯部件设计效率。     

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。     

整体框架式液压机广义模块化产品族建模技术的研究

为了实现整体框架式液压机产品族的快速设计，根据广义模块化设计原理，阐述了虚拟柔性模块；提出了以虚拟柔性模块为基础构建整体框架式液压机广义模块化产品族的策略；在对整体框架式液压机进行产品族规划的基础上，具体阐述其产品族的建模过程，为该类产品的快速设计提供了理论和技术支持。