一种面向大规模定制的产品模块化设计方法.pdf

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1、第10卷第10期计算机集成制造系统Vol.10No.102004年10月ComputerIntegratedManufacturingSystemsOct.2004文章编号:1006-5911(2004)10-1171-06面向大规模定制的产品模块化设计方法1,2122王海军,孙宝元,王吉军,魏小鹏(1.大连理工大学机械工程学院,辽宁　大连　116024;2.大连大学先进设计技术中心,辽宁　大连　116622)　　摘　要:对零件进行了功能和物理特性分析,得到了零件之间的交互值并形成了关系矩阵,采用层次分析法对影响模块形成的因素进行了权重分配;基于模糊树图方法对产品模块进行了合

2、理、有效的划分,并应用基于多专家的综合评判法对取不同阈值的模块划分结果进行方案评价;结合典型实例说明了该文提出的设计方法可以解决面向大规模定制的产品模块化形成问题。与其他优化算法相比,基于模糊树图理论的模块形成方法可以对产品进行有效、合理的模块划分,具有良好的适应性和通用性;基于多专家的模糊综合评判方法可以对模块的划分方案进行科学的决策,得到的最优设计方案符合机械产品的设计规律。关键词:模块化;大规模定制;模糊树图;综合评判中图分类号:TH122　　　文献标识码:A方法,并对产品模块化的构建做了优化设计;Tsai等0　引言[5]人通过制造和装配过程中的功能设计研究,得出为了给

3、客户提供及时、满意的个性化商品,企业模块形成的最优方式,并对模块的设计、制造顺序进[6]迫切需要在设计过程中具备一系列通用的零部件及行了排列;Salhieh等人把模块的形成过程分解成子装配操作,以达到资源共享、缩短产品成型时间和四阶段,并通过零件之间特征指标的关联度形成模节省成本的目的。基于模块化的产品设计技术可以块。由于基于模糊理论的设计方法可以对复杂机械有效地提高设计资源利用率,降低产品族的装配和系统给予定量描述和分析运算,成为解决模块化设管理成本,并且在产品全生命周期中易于管理和维计问题的重要方法之一。文献[7]采用基于模糊聚修,还能够简化设计过程和促进产品更新,是大规

4、模类的传递闭包法对产品进行了合理有效的模块划定制生产方式成功的关键因素之一。通过把离散的分。零件聚合成模块,可以扩展客户定制产品的功能、结模块化设计问题属于多目标综合优化问题,很[1]构,并能达到减少设计冗余的目的,同时,定制产难建立统一的优化模型。现有的模块形成方法不仅品的数量和质量均可得到提高。复杂,通用性也较差。而涉及到模块划分方案评价近年来,国内外许多学者在模块化技术领域相方面的相关文献也比较少。因此,开发一种简单而[2]继进行了研究。Kusiak等人应用了启发式的图通用的、确定模块化形成的方法体系是非常有应用解模块识别方法,并给出三种模块化结构形式;Gu价值的。为此

5、,本文在分析零件功能和物理特性的[3,4]等人提出了面向全生命周期的集成模块化设计基础上,运用层次分析法,给功能、物理因子分配权收稿日期:2003-11-03;修订日期:2004-02-09。基金项目:国家863/CIMS主题资助项目(2001AA412011);国家自然科学基金资助项目(60174037,50275013);大连市科技基金资助项目(2002A1GX025)。作者简介:王海军(1977-),男,安徽滁州人,大连理工大学机械工程学院博士研究生,主要从事大规模定制和模块设计研究。E-mail:wanghj77@163.com。©1995-2006TsinghuaT

6、ongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1172计算机集成制造系统第10卷重,以建立零件之间的关系矩阵;利用模糊树图方法　　依照表1中所定义的零件模糊交互关系,给出有效地把待配置零件聚合成模块;为了比较产品模零件i,j(i,j=1,2,⋯,N)之间的关系加权平均值块划分方案,采用基于多专家的综合评判方法对几如下:种划分方案进行综合评价,以得到理想的模块化形表1　零件之间的模糊关系定义成结果。序号关系类型交互数值关系描述1极强1.0零件不可拆分1　零件关系矩阵建立2亲密0.8零件联接紧密、关联性强恰当地描述出零件之间的交互值,需要

7、综合考3适中0.6有一定互作用和关联度虑零件之间功能特性和物理特性的关联度。功能特4一般0.4关系疏松,互作用性较弱性包括零件所要履行的一系列服务,物理特性包括5较弱0.2零件间关系基本独立零件的尺寸、接口等几何特性以及零件的排列顺序、6无0.0零件间无联系装配形式等特征。mn图1为零件的功能特性和物理特性分解示意∑Afk(i,j)wfk+∑Apl(i,j)wpli≠jAij=k=1l=1。(3)图,其中,wf和wfk(k=1,2,⋯,m,m为功能因子1i=j数目)分别代表零件的功能特性及其因子的权重;