基于设计结构矩阵的设计过程建模研究

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1、万方数据第22卷第4期2004年12月应用科学学报joURNALOFAPPLIEDSCIENCES文章编号：0255—8297(2004)04—0518—05V01．22，No．4Dee．2004基于设计结构矩阵的设计过程建模研究张东民1，廖文和1，罗衍领2(1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016；2．徐工集团徐州重型机械厂，江苏徐州221004)摘要：通过分析设计活动之间的关系，建立设计开发活动的矩阵表示(设计结构矩阵)，给出了设计结构矩阵的具体实现方法；实现耦合活动集的代数方法识别，在此基础上实现设计开发活动优化重组，包括活动分解和耦合活动集的解耦方法；最后，通过一个实例

2、说明该建模方法的实用性．关键词：设计；设计结构矩阵；设计过程建模；过程重组中图分类号：THl26文献标识码：AAStudyontheModelingofaDesignProcessBasedORtheDesignStructureMatrixZHANGDong—minl，LIAOWen—hel，LUOYan—lin92(1-CollegeofMechanicalandElectricalEngineering．NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016。China；2．XuzhouConstructionMach

3、ineryGroup，Xuzhou221004，China)Abstract：Byanalyzingtherelationsbetweentwodesigningactivities，amatrixrepresentationforaproductdesignprocessisdescribedinthispaper．Amethodforconstructingadesignstructurematrixbasedactivityispresented；analgebra—analyzingmethodisproposedforidentifyingthesetsofcouplingac

4、tivities；algorithmsforactivity—decomposingandactivity—tearingarepresented，andre—engineeringforadesignprocessisproposed；finally，acase，thecranetelescopicboomde—signprocessmodeledwithdesignstructurematrix，ispresented．Keywords：design；designstructurematrix；designprocessmodeling；processre-engineering产品

5、设计是将设计需求、设计约束通过设计人员一系列设计活动转换为物理(有形)实现．复杂产品设计开发有大量的设计活动(任务)，需要大量的多学科的设计人员的协作参与；另外，为适应全球化竞争的需要，一些企业实行异地研发、外包设计制造等设计开发组织形式．这些均造成产品设计开发管理和协调困难．产品设计开发过程是复杂的系统，产品设计具有设计活动高度耦合且相互依赖的特征，常常需要经过多次迭代才能获得满意的结果．在设计信息不完备的情况下开展设计活动，当所需要的信息明确后，往往引起再设计．再设计的产生源于信息不完备，其原因可能是因为错误的活动顺序、信息变更、信息延迟、信息错误等．因此，搞清楚设计活动及其需要什么

6、信息有助于设计人员减少或避免不必要的设计迭代(再设计)，减少设计计划的风险．设计结构矩阵(DSM)L1’21为理解和分析设计开发过程提供了一种简洁而可视的形式．基于设计活动的DSM能有效地表示设计开发过程中的设计反馈与设计迭代，而传统的项目计划与评审技术(PERT)、关键路径方法(CPM)和甘特图是无法表示的．本文通过分析设计活动之间的关系，建立产品设计开发过程的结构化模型，利用设计结构矩阵的代数分析方法研究设计开发过程的优化重组．最后，收稿日期：2003—07—01；修订日期：2003—12-30基金项目：国家863基金(2002AA411030)；江苏省高技术(BG2003023)资

7、助项目作者简介：张东民(1968一)，男，江苏徐州人，高工，博士生；廖文和(1965一)，男，江西万安人，教授，博导万方数据4期张东民等：基于设计结构矩阵的设计过程建模研究通过一个实例说明该建模方法的实用性．1设计活动间联系的基本形式产品设计常将整机设计先分为一系列子模块来设计，子模块的划分(或任务分解)与产品结构密切相关，然后将子模块设计任务分配给相应的设计组织，比如：整体组、传动组、结构组、分析计算组、液压组、电器组、工艺组、信