基于功能表面的概念设计产品模型研究

为解决功能向结构映射存在的多解性、不确定性等问题，引入功能表面作为功能到结构映射的媒介。在描述功能表面和产品功能模型的基础上，构建了一种机械产品概念设计产品模型（功能-功能表面-结构），实现了功能到结构的稳定映射关系。该模型可用于开发计算机辅助设计工具来支持机械产品概念设计过程，实例验证了该产品模型的有效性。     

PDM应用系统产品配置管理方法的研究

针对现有PDM产品配置管理功能的不足，阐述了PDM应用系统产品配置标识方法，该方法面向CIMS信息集成，通过扩展配置标识功能，支持企业产品资源平台构建；提出了一个PDM应用系统产品配置评价模型，该模型面向产品开发全过程，满足产品结构配置设计要求。以空调产品结构配置为例，介绍了所述方法在KELON-PDMS中的应用。     

模块化功能部件的概念模型及其应用

讨论了模块化功能部件的基本概念以及功能—结构映射的原理 ,建立了机械产品功能的层次等级结构和产品装配树的结构模型 ,并将该模型应用于机械设备的开发中。     

基于赋权有向图的产品结构建模及其应用

产品结构信息是产品数据的核心。提出了用赋权有向图建立产品结构模型的方法，用点向量和邻接矩阵表达了该模型的存储结构，讨论了将图形模型转换为存储结构的算法。探讨了该模型及其算法的若干应用问题，包括从属关系判断、单套件数求解以及产品结构比较等。开发了基于该模型的产品结构管理系统，实现了基于产品结构的工艺设计及CAD／CAPP／MRPⅡ集成。     

面向大批量定制设计的定制客户动态聚类方法研究

通过分析现有客户聚类存在的不足，面向大批量定制设计提出了根据功能结构模型进行客户动态聚类划分的新方法。采用面向对象的技术，
将功能作为产品族的特征属性与产品族结构封装，建立了产品族功能结构模型；应用蚂蚁自我聚集行为的聚类原理，以产品族功能结构模型为分类模式，以动态定制客户集为模式样本，提出了基于功能结构蚂蚁树的定制客户动态聚类算法。在自行开发的工程机械产品定制服务平台上，以摊铺机定制客户的聚类划分为例进行了实验验证。     

面向生长型设计的制造信息模型

针对生长型设计过程对功能表面分解粒度控制的需求,应用功能模式的几何特性表达了产品的几何结构信息,并以其为载体集成了产品制造过程信息,建立了基于功能表面的产品制造信息模型。利用信息熵理论对该模型信息进行了量化,将概念产品制造信息熵的最小值作为功能表面分解粒度的控制指标,来决定是否终止概念产品生长,并通过具体产品的设计验证了该模型的正确性。     

基于功能的产品设计过程研究

功能特征是控制整个设计过程的基本特征，通过对产品功能元，工作原理和零部件功能面的作用分析，提出了原理构件和功能联结的概念，并在此基础上用面向对象的方法建立了产品原理结构模型，给出了基于功能的产品设计过程模型。     

智能产品模型的数据组织结构研究与应用

基于复杂系统集成设计环境,构建智能产品模型的数据组织结构,并应用于某卫星概念设计实例中。该模型由结构、功能和行为组成的产品模型,以及环境变量组成。用结构模型、功能模型描述产品全生命周期不同阶段产品的一般信息;行为模型是某个状态点上产品对环境的反应,由这三个模型组成的产品状态模型表征智能产品模型的静态特性;而环境变量表达产品全生命周期不同阶段产品信息之间的联系,是产品信息的发展进程,表达智能产品模型的动态特性。     

基于功能-原理-结构模型的油料装备产品族划分方法

产品族划分是产品族体系构建的首要环节。针对油料装备的产品族划分问题,提出基于功能-原理-结构模型的产品族划分方法。在分析油料装备的功能-原理-结构模型的基础上,定义了油料装备间功能需求相似度、原理相似度、结构相似度的计算方法,建立相似度矩阵,采用模糊聚类法得到油料装备产品族划分结果。实例证明,该方法有效。     

基于能量转换的机械产品概念设计自动化研究与实现

提出了能量链原理，从设计本质的层面上指出，机械产品创新设计求解的本质过程即是选择合适的能量转换原理及确定支持相应能量转换的结构方案的过程。在广义定位原理与能量链原理的基础上，建立了相应的概念设计产品信息模型，构建了支持能量转换推理的机械产品概念设计过程模型以及支持功能结构自动映射过程的概念零件编码体系。介绍了基于该原理开发的概念设计CAD软件系统——DARFAD。     

基于功能-行为-结构的产品概念模块设计研究

为更好地实现产品的模块化设计,在基于功能-行为-结构的产品概念设计过程中引入模块划分技术,提出了一种基于功能-行为-结构的产品概念模块设计方法和过程模型;分析了根据产品的总体技术目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解的迭代过程的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,将黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合,建立了产品功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素（功能、行为、概念结构、接口）的相关关系分析方法,进而采用模糊聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。该方法应用于堆垛机货叉机构的概念设计过程,实现了货叉机构的概念模块的设计。     

面向快速变型设计的产品结构模型研究

产品的快速变型设计需要建立合理的产品结构模型，根据产品变型设计的特点和配置管理的需求，提出一种基于装配拓扑树和零件拓扑树的产品结构模型，描述了产品及其零部件之间的并、或、异或等约束关系和选择条件，并以面向对象的方法构造了产品结构模型类，该模型的建立为实现快速变型设计提供了良好的基础。     

支持工业设计的产品族结构模型研究

为构建支持工业设计的产品族结构模型,对产品工业设计与工程设计功能进行了对比研究,提出了一种多视图结构模型。该模型包括通用结构视图、控制结构视图和存储结构视图。通用结构视图采用了层次结构和属性表的方法构建,定义了产品族形态的概念结构;控制结构视图由工业设计控制结构元素构成,并与通用结构视图中的结构和元素映射,定义了产品族工业设计变型控制策略;存储结构视图中引入物理部件与逻辑构件、组成关系与引用关系,定义了产品族工业设计信息的组织方式和存储策略。最后,综合三个视图并用手机的产品族设计实例,分析了该模型在设计中的应用。     

基于PDM的产品配置模型研究

使用面向对象方法,提出用于产品配置建模的功能元、配置元和属性元等概念,构建一种基于PDM的产品配置模型.该模型根据规则将零部件作为功能元生成产品结构树,然后根据配置规则和用户需求确定配置元和属性元.从配置元和属性元可以生成产品配置BOM.最后以博华PDM中的产品配置为例,对该模型进行了实践.     

基于多色集合的阀门产品智能设计推理技术

针对阀门产品客户需求多样化以及快速设计等问题,将多色集合理论应用于阀门设计。通过对阀门功能和原理、结构组成等进行分析,建立了阀门产品的功能模型、原理模型和单元组件结构模型,应用多色集合理论构建阀门产品的结构设计配置规则,实现阀门的快速设计。以蝶阀为例,验证了该方法的有效性和合理性。     

基于功构单元的产品族规划方法

为更好地支持面向客户的产品多样化设计,提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中,针对聚类细分的产品族客户需求,对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解,建立不同层次的功构单元;通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围;采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型;基于该功能模型,通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块,确定基本功构模块、扩展功构模块;并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族,从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划,建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型,从而验证了其可行性和有效性。     

基于Windchill的PDM系统的研究与实现

针对企业对产品信息管理、过程管理和应用系统集成的实际需求，提出了基于Windchill的产品数据管理系统的体系结构，给出了基于统一建模语言的产品数据管理系统的流程模型和数据模型，并描述了功能实现和扩展的方法。该系统实现了企业的文档、产品结构、配置、工作流程和应用系统集成与封装的管理。     

概念产品设计模型的研究与实现

根据概念产品信息建模的要求，建立了概念产品设计的功能模型、结构模型和行为模型，有利于开发新一代计算机辅助产品设计系统。考虑航空发动机的需求，建立了转子概念设计产品的模型。     

基于布局模型的液压机大规模定制设计

为实现液压机产品的大规模定制快速响应设计,提出了一种基于布局模型的产品设计方法。通过构建液压机的产品功能需求模型、运动功能模型和模块结构模型之间的映射,将得到的布局结构实例化,采用有限元和变量化方法进行布局结构的分析和优化,从而得到最优布局模型。分析得到的所有布局模型将作为产品平台的一部分加以存储,以支持产品的大规模定制设计。论述了液压机产品布局模型的拓扑结构和约束信息表达方法。最后给出了基于布局的大规模定制产品的配置和变型设计过程,该过程显示,布局模型的研究与应用可明显提高液压机类机械产品的设计效率。另外,对产品布局模型在大规模定制产品平台开发过程中进行了分析,完善和补充了大规模定制产品平台体系。     

基于功构单元的产品族规划方法

为更好地支持面向客户的产品多样化设计,提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中,针对聚类细分的产品族客户需求,对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解,建立不同层次的功构单元;通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围;采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型;基于该功能模型,通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块,确定基本功构模块、扩展功构模块;并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族,从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划,建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型,从而验证了其可行性和有效性。
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