开放式结构产品的模块规划

产品的多元化和市场竞争使客户对产品的个性化需求不断增加,传统的产品结构难以满足低成本和个性化的需求.开放式结构产品使得产品既拥有大批量定制的优点又能满足客户个性化的需求.开放式结构产品将产品的模块分为通用模块、定制模块和个性化模块.模块划分和模块类型规划是开放式结构产品设计的重要步骤.针对开放式结构产品的设计,提出了一种以公理设计为分析框架、以质量功能展开(QFD)为基本模型的模块划分和分类方法.该方法采用公理设计建立功能需求与概念结构之间的映射关系,通过分析概念结构之间的功能、空间和信息流关系建立了设计关联矩阵,运用系统聚类法对设计关联矩阵进行聚类模块划分,利用QFD规划产品中零部件的类型并建立模块类型规划准则,最后根据零部件类型确定了开放式结构产品的模块类型.应用所提出的方法对玩具喷漆机进行了模块规划,得出了开放式结构玩具喷漆机的结构方案,验证了该方法的有效性和可行性.

开放式结构产品的评价方法研究

开放式结构产品为大批量个性化生产提供了一个持续的产品架构,它具有可持续性、可适应性、可升级性和可扩展性的特点.开放式结构产品由开放式结构的产品平台和通用的接口构成,通过集成源于不同生产商的模块满足用户的个性化需求.建立产品开放指标的数学模型在产品设计阶段评估产品在生命周期中的开放度.从产品的技术因素方面提出了2个关键指标:产品的兼容性(compatibility of the product,COP)和生命周期的模块化(life cycle modularity,LCM),用来描述产品的开放特征和开放程度.最后以工业产品纸袋折叠机作为实例对提出方法进行了验证和分析.

开放式构架产品装配序列规划

和普通产品装配序列规划相比,开放式架构产品(open-architecture products,OAPs)以模块化结构为基础.装配序列规划(assembly sequence planning,ASP)包括两部分,即组成模块的零件装配顺序规划和模块之间的装配顺序规划.利用产品结构图、装配约束矩阵描述装配模型,建立物料清单(bill of material,BOM)表达模块化层次结构.考虑到OAPs中功能独立的模块其物理结构不一定独立,首先判断构成OAPs的各模块能否作为子装配整体进行独立的装配操作,并提出判断依据.对不能作为子装配整体单独装配的模块进行拆分,根据拆分结果调整BOM层次图.在此基础上分析各模块的装配约束关系矩阵,规划模块内部零件装配序列.最后结合OAPs的模块类型,利用层次优先方法规划模块之间装配序列.并以减速器为例对提出的方法进行了验证.

盾构螺旋输送机适应性设计智能决策

螺旋输送机作为土压平衡式盾构的重要功能部件之一,常常需要进行设计调整以满足新的工程需求。但是,设计调整容易导致产品指标发生过量变动,进而对产品的可靠性、安全性和可维护性等产生负面影响。为最大化重用已有的、经过工程验证的设计方案,降低设计调整的负面影响,提出了一种盾构螺旋输送机适应性设计智能决策方法。首先,收集盾构螺旋输送机的产品指标和设计参数以构建产品数据集,并通过依赖性分析和相关性分析分别建立其产品指标与设计参数间的依赖性矩阵和相关性矩阵;然后,基于产品指标与设计参数之间的相关性进行层次聚类,得到不同的产品元素集群,进而标定设计调整过程中产品指标变动的影响范围;接着,结合依赖性矩阵和层次聚类结果,识别不同集群中各产品指标所对应的关键设计参数;最后,利用神经网络构建产品指标-设计参数回归预测模型,并通过搜寻得到对新的产品指标需求具有较好适应性的设计参数调整方案。通过对盾构螺旋输送机产品指标的需求值与预测值进行对比分析后发现,其平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为3.9647%,且达成度为96.04%,基本满足设计要求。结果表明,所提出的方法能够准确标定盾构螺旋输送机产品指标变动的潜在影响范围,可有效识别产品指标所依赖的关键设计参数,并实现关键设计参数的智能求解,其不仅可为盾构螺旋输送机的适应性设计提供决策支持,还可为满足个性化、差异化需求的产品适应性设计提供技术借鉴。