基于设计关联矩阵和差异度分析的可调节变量产品平台设计方法

为更好地满足客户需求及快速响应多变的市场需求,提出了基于设计关联矩阵和差异度分析的可调节变量产品平台设计方法。在设计工程中,首先进行客户需求分析,识别客户的共性需求和个性化需求,再提取特征设计参数,并建立设计关联矩阵,分析参数之间的敏感性;然后通过产品差异度计算和聚类分析,合理识别出产品平台的公共变量和可调节变量,并进行分组,构建了产品族的多组共享参数平台。通过热轧滑轮可调节变量产品平台设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。     

面向可适应性的稳健性产品平台规划方法

为更好地快速响应市场的多样化需求,引入面向可适应性的产品平台结构概念。根据稳健设计与可适应设计在提升产品适应外部环境变化的能力、考虑设计变更及以低成本获得高质量产品方面的一致性,提出了面向可适应性的稳健性产品平台规划方法,在产品平台规划初期就开始考虑产品的稳健性,并使设计具有可适应性,以避免后期出现大的返工。以公理设计理论为指导,通过“Zigzagging”映射,依照功能需求分析及三种类型的划分,合理提炼特征设计参数,建立产品平台的功能要求和设计参数矩阵。将灰色系统理论应用到产品平台的稳健设计中,结合试验设计与关联度方差分析,合理识别平台参数和变型参数。然后分两阶段进行稳健优化,确定产品族基体产品和每个变型产品的设计参数的最佳设计方案。通过卷筒组产品族的规划实例,说明了该方法的可行性和实用性。     

基于公理设计和设计关联矩阵的产品平台设计新方法

产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键。以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分析设计参数与各类功能要求之间的影响,构建产品设计关联矩阵,利用可拓聚类算法对设计关联矩阵进行聚类运算,将实现产品族基本功能要求的模块定义为公用模块;在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择公共平台参数,利用聚类分析以规划它们在产品平台中的共享策略。通过电力液压块式制动器产品族的平台设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。     

刮板输送机产品平台建立及配置方法研究

刮板输送机是典型的定制产品,每种新的变型大都是在已有机型上进行的变型设计,为基于产品平台的产品配置方法提供了必要的条件.在分析已有产品的基础上,通过产品平台参数提取和映射,建立了产品平台及结构树.提出了实现客户需求的产品配置流程,通过寻找客户所需的产品平台实现其配置.通过产品平台特征参数、配置约束及模糊模式识别等方法,确定产品的不变结构,可直接输出进行生产,而部分零部件的变型设计也相对简单,缩短了产品设计和生产的周期.     

基于柔性产品平台的产品族开发

为更好地应对多变的市场需求,引入柔性产品平台的概念。吸收模块化产品平台设计和基于可调节变量的产品平台设计方法的优点,建立了基于柔性产品平台的产品族开发设计流程。在设计过程中,首先通过划分市场网格,确定出产品的市场区段、产品变型及产品未来发展的部分不确定性,然后将不确定性中的部分可知的不确定性作为产品的发展趋势,以指导现有的产品设计。对与用户需求相关的未知的不确定性进行分析,找出与之相关的主要设计参数。通过参数向物理结构的映射,找出产品的核心柔性结构。提取公共元素和柔性元素,建立柔性化的产品平台,并在其基础上添加特有元素,从而派生出一系列的产品族。最后,以数控立式磨床产品族的开发为例验证了该方法的有效性。     

参数化产品族的通用性与性能权衡评价方法

针对参数化产品族设计过程中平台通用性和派生产品性能的平衡问题,在分析产品族评价指数特征的基础上,提出基于定量指数计算的产品族方案权衡评价方法.利用产品族的设计参数、性能参数和性能目标矩阵,通过矩阵内部行向量相似度求得平台通用性指数,通过矩阵交互相似度运算求得派生产品性能指数,无需额外权重值即可对多个产品族方案进行可视化分析与评价.单相异步电动机产品族方案的评价实例,表明该指数在满足区间范围性、数据易获得性和评价结果一致性的前提下,具有可重复性和较高的分辨率,证明了评价方法的正确性和高效性.     

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     

产品平台参数的回归规划方法及Web实现

平台规划是面向产品族设计方法学的核心内容，也是目前研究中的一个热点问题。基于模型参数的平台设计是其方法之一。本文应用回归分析对设计变量与性能指标之间的隐含和不确定关系进行了分析，根据得到的最优回归方程，可以确定平台参数与个性参数，并定量地表示各设计变量对性能指标贡献的大小。据此，提出了一种基于web的软件实现模型。最后，以继电器设计为例，对系统进行了验证。     

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.     

面向复杂产品的集成开发平台研究与实现

针对生命周期长、复杂的产品设计过程中重复劳动多、信息共享程度低、层次集成度低的问题,提出了一种基于MCSSMW(Multi Client Single Server Multi Workstation)的面向复杂产品的网络化协同设计方法。深入探讨了复杂产品的分解机理及分布式协同设计的通讯机制,提出了基于PDMWorks Workgroup网络化协同设计平台的构建方法。结合铸造起重机的结构特点,将参数化变型设计和网络化协同设计有机地结合起来,开发了面向多用户的铸造起重机集成开发平台,并以主小车架设计为例进行了验证。     

ADAPTABLE DESIGN OF MACHINE TOOLS STRUCTURES

Adaptable design aims to extend the utilities of design and product. The specific methods are developed for practical applications of adaptable design in the design of mechanical structures, including adaptable platform, interface and module designs. Adaptable redesign problems are formulated as adaptable platform design under adaptability bound constraints. Analysis tools are then suggested for the implementation of the redesign of machine tool structures, including variation techniques based sensitivity analysis, similarity-based commonality analysis, performance improvement, and adaptability measures. The specific measure of adaptability for machine tool structures is measured through the quantification of the structural similarity and performance improvement gained from adaptable design. The method provides designers with an approach that brings adaptability into the design process, with considering the cost and benefits of such adaptability. The redesign of CNC spiral bevel gear cutting machine structures has been included to illustrate these concepts and methods.     

基于自底向上法的功能相似产品平台设计

为解决产品族设计中平台的确定问题,针对不同产品的功能可能具有相似性的特点,论述了功能相似的概念;基于自底向上法,提出了一种建立功能相似产品平台的新方法。该方法以已有产品的功能结构为基础,通过划分产品模块、分析模块性矩阵得到产品平台,并以市场上现有的豆浆机、果汁机和搅拌机3种功能相似的家用电器为例对该方法进行了验证。     

面向产品设计的知识主动推送研究

分析了基于知识的产品设计,针对现有系统不能主动将知识在适当的时候传递到适当设计人员的缺点,提出了一种基于知识管理的、以工作流驱动的、产品设计的知识主动推送体系结构,分析了其主要层次结构及知识的组织和管理,提出了以工作流驱动的知识主动推送方式.建立了知识主动推送的控制模型,根据知识主动匹配算法分析了设计任务、设计子任务、设计人员、设计知识及其数据结构;将基于语境框架的文本相似度计算延伸到设计领域,提出了基于设计对象的文本相似度计算方法;通过相似度计算对设计人员匹配适当的知识,开发了知识管理和工作流的集成原型系统,并以电涡流缓速器设计为例实现了知识的主动推送.     

可重构卷筒纸包装机模块方案设计

企业产品链中各产品在功能上具有不同程度的相似性,为构建面向企业的可重构平台提供了必要条件;利用系统方法对产品在使用中物料流动顺序和变化进行分析,划分产品的功能模块;在企业产品链中依据相同功能将不同层次功能模块分成通用模块、类模块和概念模块;使企业产品由通用模块、类模块和概念模块组成;在设计时,通过调用通用模块和类模块,只对概念模块进行设计,以节约成本。该方法应用于企业包装机械产品设计,实现了产品的可重构性。     

基于产品基因的适应性设计方法研究

针对产品的适应性设计问题,提出了产品基因的概念及表达方式,构建了产品演化模型。研究了环境需求与产品基因之间的映射关系,提出了需求参数集的求解方法;分析了参数的类型、值域和权重,提出了参数和基因的适应性、相似度计算公式。以此为基础建立了适应性设计的一般流程。最后给出了一个自吸式泵产品适应性设计的实例。