有向图向设计结构矩阵与多色集合同步映射的设计过程规划方法

在比较现有产品设计过程建模方法的基础上,利用设计结构矩阵与多色集合的互补特性,提出了一种基于加权有向图向设计结构矩阵与多色集合同步映射的设计过程模型,加权有向图分别将设计过程分析与重组,以及设计任务分配与调度所需的信息,传递给混合设计结构矩阵与多色集合,从而将整个规划过程相关信息集成在一个模型中加以综合运算,在全面支持产品设计过程规划的同时,提高了规划效率和准确性,且便于编程实现.最后,以某型飞机装配型架设计过程规划为例进行验证,结果表明,基于该模型的算法可达到实现快捷、结果合理的目的,满足了企业对产品快速并行开发的需求.     

基于产品数据管理的设计过程分析模型的研究

通过系统分析产品数据管理设计过程的管理功能,提出了面向过程听设计结构矩阵与设计任务转移矩阵的设计过程表示方法,以此为基础,建立了设计过程听分析模型,并详细论述了这一模型对设计过程内在特性的量化描述的能力及其应用。     

基于设计结构矩阵变更的设计过程动态规划

在分析传统设计结构矩阵的基础上,将设计结构矩阵扩展为动态设计结构矩阵和静态设计结构矩阵,动态设计结构矩阵连接了设计过程,静态设计结构矩阵用于设计过程的规划,通过映射来实现两者的连接.设计活动改变时,变更动态设计结构矩阵并映射到静态设计结构矩阵,对静态设计结构矩阵进行重构得到设计活动优化的执行序列并实现其动态规划.以某天文望远镜的关键部件设计过程为例,说明了该方法的可行性和实用性.     

基于公理设计的产品平台规划方法

针对目前可调节参数平台的设计过程中,人为指定公共平台参数存在的过多主观性,提出了一种基于公理设计和敏感设计结构矩阵的平台规划方法.基于公理设计推导出设计参数满足公共平台参数条件的数学模型;在设计结构矩阵的基础上提出了描述设计参数之间以及设计参数与功能要求之间动态敏感关系的敏感设计结构矩阵,由此识别出公共平台参数和可调节平台参数,并通过非支配排序遗传算法合理确定平台参数优化配置解.通过自动打孔装订机产品族的平台设计实例,验证了该方法的有效性.     

设计知识集成的过程管理方法

针对产品设计过程中任务组织过度依赖经验、不易定量控制以及设计效率低下等问题,提出了一种变型设计中与设计知识集成的过程管理方法。通过引用可配置产品模型中的节点属性建立设计知识的一般模型,根据知识计算设计参数之间的迭代敏度并明确参数关联,进而得到初始的参数级设计结构矩阵。基于传统设计结构矩阵优化方法,提出知识集成环境下设计过程的分阶段任务重组及评价方法,最终得到任务粒度适当的设计过程规划。在此基础上,开发了通用的变型设计过程支持系统,以汽车减震器设计过程建模为例,说明了该方法的有效性。     

基于任务影响因子模型的设计过程规划技术

针对设计过程中的若干复杂性和不确定因素，提出一种基于“任务影响因子”的任务参数模型及最佳评审点定技术，对设计过程进行了规划，该模型可以优化并行设计环境中的设计流程，从而达到保证设计质量，减少设计大循环的目的，为设计项目的过程规划提供了新的途径。     

基于耦合强度和模糊设计结构矩阵的多学科解耦规划方法

为了提高设计效率,分析了多学科设计优化过程中的学科耦合信息,利用灵敏度方程计算学科耦合强度,并根据学科耦合强度划分耦合等级,构建了基于耦合强度的模糊设计结构矩阵,用截断、规划和聚合三种方法对基于耦合强度的设计结构矩阵进行解耦规划,优化了各学科的执行顺序,减少了耦合迭代.采用该方法对数学算例进行解耦规划,结果表明了该方法的有效性.     

基于动态设计结构矩阵的复杂产品配置过程规划技术

为降低复杂产品配置任务间的耦合程度,减少配置过程的迭代次数,优化产品配置设计过程,以动态设计结构矩阵(Design structure matrix,DSM)为工具研究了产品配置过程的规划技术。研究基于数据流图的产品配置过程任务建模,在此基础上通过映射得到配置过程DSM,并将其拓展为三视图结构,通过视图间的双重映射获得配置过程动态DSM,使客户需求和最新配置知识在产品配置过程中得以动态反映。用矩阵的分解和撕裂算法对配置过程进行规划,重组配置任务,优化任务执行次序,为协同配置设计任务分配提供基础。以大型电除尘装备为例子分析配置设计过程规划技术的具体实现。     

考虑时间不确定性的研制过程评估与优化方法

迭代是研制过程的一个基本特征.针对产品研制中的顺序设计迭代,考虑设计活动完成时间的不确定性,采用多阶段Markov过程对研制过程进行建模,建立任务完成时间预测模型.在此基础上以给定风险下的完成时间最小为目标,对研制过程进行优化建模.实例分析说明了时间预测与过程优化的建模方法,并用仿真结果进行了对比验证.分析表明,该方法能较好地反映研制过程顺序迭代特点,可为优化产品研制过程、缩短研制周期提供有效工具.     

基于结构建模方法的复杂产品设计过程规划

提出了将复杂产品设计过程映射为规范的设计结构矩阵DSM的方法,并归纳总结了DSM规划的基本原则.为了便于在计算机上进行大规模DSM处理,保证DSM规划结果的可靠性,还提出一种基于结构建模方法的DSM规划的代数方法.该方法具有严格的数学推导,并具有通用性,易于编程实现.     

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.     

产品设计过程的基因模型

针对产品设计过程的优化与重用,引入基因工程方法对设计过程进行表示与建模,提出设计过程基因碱基、碱基对和设计过程基因的概念;依据设计活动、设计对象、资源和设计团队4类设计过程基本元素,构造出设计活动碱基、设计对象碱基、设计团队/成员碱基和设计资源碱基4种设计过程碱基;分析了这些设计过程碱基的构成要素及其属性,建立了设计过程碱基的矩阵结构。     

一种面向产品族设计的模块动态规划方法

针对产品族设计中的模块规划问题,研究和分析了产品族核心系统的模块化理论和实施方法,对产品生命周期中的各种动态要素进行了分析;根据核心系统零部件成本等市场因素的动态变化对模块规划的影响,从可维护性和经济性考虑,提出一种产品族核心系统模块动态规划方法;通过建立功能关联矩阵和动态关联权重矩阵,采用模糊聚类方法对功能关联矩阵中的组件进行聚类,通过取适当的α截集,将产品族中的核心系统划分为多个子功能模块,结合动态关联权重分析对模块部件进行动态评价,并提取出动态评价值较高的部件,为设计阶段重点考虑这些部件提供了理论依据,减少了后期维护成本.通过装载机液压传动系统的模块规划和后期维护数据,证明了该方法的可行性.     

防止追踪失效的同质化产品标识特征设计方法

针对产品间同质化严重的问题,尤其是同型号同批次的产品数量庞大且存在产品标识因磨损、污染等因素不可识读而造成产品之间特征差异小、无法辨识的问题,提出一种防止追踪失效的同质化产品标识特征设计方法。分析了特征强化的零件直接标识,提出基于标刻工艺方法和仿射变换的数据矩阵码特征设计,从源头增强了个体间的特征差异性,同时提出基于灰度共生矩阵的数据矩阵码纹理特征设计,建立了产品制造过程数据矩阵码纹理库。当标识发生失效时,采用汉明距方法和欧式距离法级联匹配目标特征和数据矩阵码标刻特征矩阵、制造过程纹理库的相似度。实例结果表明,该方法能够较好地防止同质化产品追踪失效。     

基于模糊设计结构矩阵的产品设计过程模块化分解

为了对产品设计过程进行有效规划和管理,提出一种基于模糊设计结构矩阵的设计过程模块化分解方法。在分析产品设计过程相似性特征的基础上,给出了设计过程的模块化规划原理和实施框架,提出了设计过程模块及其入出项的概念。采用权重有向图和模糊设计结构矩阵对设计过程中设计活动的信息依赖进行定量表示,利用传递闭包法得到模糊等价矩阵,进而将设计过程划分为设计结构矩阵,并确定出各个设计结构矩阵的入出项。最后,以某铝型材产品设计过程为例,说明了所提出的产品设计过程模块化分解方法的实际应用。     

面向机械产品设计的多层次规划研究

在总结和分析与产品设计规划相关研究成果的基础上,提出了多层次(3L/8D)产品设计规划理论方法,即从设计战略、设计业务、设计质量检验三个层面(3L)对产品设计进行全面规划,具体包括:设计环境、设计思想、设计目标、设计内容、设计方法、设计过程、设计的潜在问题分析和设计质量评价等八个环节(8D),以提高设计效率和设计的成功率.详细论述了产品设计规划各阶段的决策模型及具体的规划方法,并以某压缩机转子振动实验台为对象,进行了实例研究,初步建立了该多层次设计规划的理论框架.     

基于产品设计草图绘制的分层综合表现法的探讨

草图绘制是产品设计流程中十分重要的一个步骤,它重点表现设计者的创作意图和创作风格。在研究、对比传统平面软件绘制特点和数位板的软硬件特色及使用的基础上,提出了基于产品设计草图绘制的分层综合表现法,其核心是利用数位板的快速表达的特点,并综合使用各种绘图软件分层次进行绘制、不断完善的设计方法。并以一款概念手机为例,描述了产品设计流程中分层综合表现法的整个应用过程。     

工程迭代设计中产品族开发过程的研究与建模

为了在工程迭代设计中减少新产品开发的提前期,提出了一种基于设计结构矩阵的产品族开发过程模型.在该模型中,基于设计参数间的依赖关系建立设计结构矩阵,并运用路径搜索算法将其整理为包含耦合子矩阵的解耦矩阵.对于其中的耦合子矩阵,运用基于马尔可夫链的串行迭代模型计算设计总时间,并运用基因算法优化排序.运用迭代设计的并行模型识别出对耦合关系贡献大的设计模态和设计参数,根据设计模态模块化设计参数,而对耦合关系贡献小的设计参数进行标准化.最后,将设计参数层的标准化和模块化映射到零件层,建立相应的产品族结构,以汽车离合器的设计为例阐述了该过程模型的有效性和应用前景.