基于可拓理论改进的定制装备模块化设计研究

Research on Custom Equipment Modular Design Based on Extension Theory

为了解决定制装备开发过程中,已有需求和新需求产生矛盾导致的研发周期长、研发成本高问题,利用可拓理论改进的公理化设计(Axiomatic Design,AD)-设计结构矩阵(Design Structure Matrix,DSM)指导定制装备设计。通过形式化的手段分析需求的可拓性,改进公理化设计中CAS-FRS映射无法适应需求进化的问题。利用AD模型的“Z字映射”完成定制装备功能域到物理域的转化。以关联度标准建立评价模型对定制装备设计参数相关性做量化分析,并代入DSM矩阵的转化过程中,利用系统聚类解得定制装备的模块划分方案。以激光清洗机设计实践为例,可拓理论可以有效应对需求进化过程中产生的矛盾问题,成功完成了产品的模块化设计与试制验证。研究表明:以可拓理论改进的AD-DSM模型可以为响应需求进化、缩短研发周期、降低设备试制成本提供有效的决策手段,为复杂定制装备设计的迭代创新提供了一个新思路。