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。     

基于公理设计的滑板输送机可重构模块化设计

在分析滑板输送机结构和设计参数的基础上,提出了一种基于公理设计理论的模块化设计方法,该方法以公理设计为基础,根据用户的需求分析,确定功能需求集,建立滑板输送机的设计矩阵,将设计矩阵转化为设计结构矩阵,然后构建滑板输送机的设计关联矩阵,采用可拓聚类算法进行产品模块聚类,利用独立公理对模块进行功能独立性验证,最终得到满足功能和结构均独立的滑板输送设备模块,可通过模块的重构来实现滑板输送机的快速设计,提高了设计效率,降低了设计成本。     

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。     

基于公理设计的机械系统稳健性分析及应用

以用户需求为切入点,对产品的功能语义和功能需求进行元模型描述,将用户需求转化为功能要求。以公理设计为指导框架,基于独立公理和Z字形映射方式,寻找并确定设计参数,明确功能要求之间及其与设计参数的相互关系,建立完整设计矩阵。将公理设计矩阵转换为设计结构矩阵并对其进行重构,生成几个相互之间具有较小依赖度的聚类耦合模块,得到系统稳健关联矩阵。然后将各个模块之间的关联参数作为可控因素,通过试验设计分析其对目标影响的重要程度并实施针对性的控制与调整,从而提升机械产品系统的稳健性。基于所提出的稳健性分析方法进行了起重机小车的设计,说明了该方法的应用过程,证明该方法是可行性的。     

基于可拓学方法的耦合设计问题研究

公理设计指导下的产品概念设计不可避免会遇到耦合设计问题。为此,将可拓学中转换桥方法引入耦合问题消解研究,通过分析公理设计中耦合问题和可拓学中对立问题的关系,提出一种应用可拓学进行解耦的方法。由设计矩阵确定耦合问题,进而对耦合问题进行了形式化描述,据此构造出公理设计下基于转换桥的解耦流程。文中以环锭细纱机振动和磨损问题验证了方法有效性和可行性。     

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.     

基于公理化的液压机参数化系统开发

基于公理化设计思想,对传统产品设计过程进行了分析和改进.以SolidWorks为开发平台,利用VC++语言和SQL数据库开发了面向液压机产品的参数化造型系统.讨论了独立性公理指导的参数化软件系统的模块构成、各模块之间的连接关系及功能模块的具体实现.通过YH30型液压机参数化设计软件系统开发实例,说明了系统架构和使用方法.应用表明,可大大缩短产品设计周期,提高设计质量.     

基于关联矩阵与设计结构矩阵的计算模型求解顺序规划

结合关联矩阵与设计结构矩阵,提出计算模型的求解顺序规划算法。关联矩阵可以描述计算模型与设计参数之间的关系,设计结构矩阵用来表示计算模型之间的依赖关系。基于少数已知设计参数,通过关联矩阵进行输入输出传播,可确定部分计算模型与相关设计参数的关系,并识别出耦合模型集。对耦合模型集进行解耦,使耦合集内计算模型之间的反馈量最小,通过遗传算法确定耦合集内计算模型的最优求解顺序。将耦合集内的计算模型当作一个宏计算模型,与其他的计算模型形成整体设计结构矩阵;通过对整体设计结构矩阵的下三角化,可得到所有计算模型的求解顺序。通过一个飞机重量计算例子,验证了以上提出的算法。     

公理设计中关键性耦合设计参数识别方法

应用公理设计进行产品设计时,耦合设计往往会不可避免地出现,针对此问题,提出一种识别关键性耦合设计参数的方法。利用分解操作识别耦合的功能集,采用基于三角模糊数的层次分析法对耦合功能集进行量化;然后基于全微分的方法将设计矩阵转化成基于功能要求的由设计参数构成的设计结构矩阵,对设计结构矩阵进行矩阵分析并提出工作量变换矩阵模型,以判断设计是否收敛并识别最能影响设计迭代的关键性设计参数;最后结合水冷卧式壳管式冷凝器产品的设计实例,对上述方法进行验证,分析表明该方法可以有效识别影响设计反复迭代的关键设计参数和设计模态,快速确定耦合原因的症结所在,从而指导进一步的再设计。     

面向可适应性的参数化产品平台设计

为定量评估产品平台设计的资源节约效果,基于相似度分析和聚类分析,提出了一种面向可适应性的参数化产品平台构建方法.该方法在面向多种设计需求的基础上,通过变量化分析技术,建立了产品结构的优化元模型.首先通过设计变量的灵敏度分析,确定候选的可共享的平台公共变量集;然后通过相似度计算与聚类分析重新确定公共变量在各产品中的具体数值,并进行分组,构建了产品族的多组共享参数平台.以基于产品平台的各个变型产品的可适应度阈值为约束条件,通过可适应度计算对各变型产品进行评价.最后,通过旋压切割机的设计,对该方法进行了验证.