基于多骨架的机械产品自顶向下设计关键技术
发布时间：2022-07-11 12:35
设计的频繁修改、已有设计重用率低和设计过程不可控严重影响了产品的设计效率,加重了设计师的工作负担。不同于大批量生产的普通产品,作为定制的单件或小批量生产的大型机械产品,其设计需要面对多维复杂性、结构层次性、过程迭代性、创新渐进性、演进非线性和设计信息不确定性的挑战。自顶向下设计是有效的快速设计方法,而传统自顶向下设计难以应对这些挑战,还需深入研究产品功能结构、信息管理、继承机制、设计重用以及设计活动优化等方面内容。针对以上问题和挑战,围绕自顶向下设计需解决的两个科学问题:1)面向耦合、迭代和重用的产品系统设计,2)不确定信息的层次化设计任务规划,重点研究机械产品系统多骨架自顶向下设计的模块化功能结构构建、布局设计和过程规划三项关键技术用以提高设计效率。主要开展了以下工作:（1）提出了基于有向加权复杂网络社区的模块化功能结构构建方法。首先提出了构建有向加权复杂网络功能模型的方法。产品系统功能基建模后,通过将功能基映射为网络节点,功能流映射为网络有向边,合并不同的功能流有向边,获得有向边的综合权重,从而获得产品系统的有向加权网络功能模型。其次研究了随机游走和社区发现的有向权重复杂网络模块的...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景
1.1.3 研究意义
1.2 单件定制的大型机械产品特点、设计挑战
1.2.1 单件定制的大型机械产品特点
1.2.2 单件定制的大型机械产品设计挑战
1.2.3 总结分析
1.3 自顶向下设计研究
1.3.1 自顶向下设计概念
1.3.2 自顶向下设计在系统工程中的研究和应用
1.3.3 自顶向下设计在CAD领域的研究和应用
1.3.4 单件定制的大型机械产品自顶向下设计特点
1.3.5 产品自顶向下设计设计的优点和缺点
1.3.6 自顶向下设计总结
1.4 科学问题
1.5 研究内容
1.6 技术路线
1.7 本章小结
第二章 自顶向下快速设计框架及相关技术研究
2.1 引言
2.2 相关概念
2.2.1 产品自顶向下设计相关概念
2.2.2 产品结构
2.2.3 产品功能结构
2.2.4 模块化相关概念
2.3 产品系统自顶向下快速设计框架
2.4 自顶向下设计关键技术
2.5 相关技术研究现状分析
2.5.1 模块化产品功能结构构建
2.5.2 自顶向下布局设计研究现状
2.5.3 产品系统自顶向下设计过程任务规划研究分析
2.6 本章小结
第三章 基于有向加权复杂网络社区发现的模块化功能结构构建
3.1 引言
3.2 问题描述和方法框架
3.2.1 问题描述
3.2.2 方法框架
3.3 有向加权复杂网络及社区
3.3.1 复杂网络相关概念
3.3.2 社区发现相关概念
3.3.3 有向网络的随机游走
3.4 基于功能基的产品系统功能建模
3.5 产品系统功能网络建模
3.6 产品系统功能模块划分
3.6.1 基于LinkRank的社区发现
3.6.2 模块划分计算过程
3.7 本章小结
第四章 自顶向下布局设计的多骨架建模方法
4.1 引言
4.2 问题描述和方法框架
4.2.1 问题描述
4.2.2 方法框架
4.3 设计信息的管理
4.3.1 传统多层级单骨架模型的分析
4.3.2 设计信息的分类
4.3.3 骨架化设计信息
4.4 产品系统自顶向下设计的多骨架建模
4.4.1 多骨架模型的结构和信息继承机制
4.4.2 多骨架建模方法的元模型
4.5 模块和骨架重用
4.5.1 模块和骨架的重用机制
4.5.2 模块操作
4.6 多骨架建模方法分析
4.6.1 优势分析
4.6.2 应用及拓展分析
4.7 本章小结
第五章 基于模糊层次设计结构矩阵的自顶向下设计任务规划
5.1 引言
5.2 问题描述与方法框架
5.2.1 问题描述
5.2.2 方法框架
5.3 层次设计结构矩阵相关定义
5.4 基于层次设计结构矩阵的自顶向下设计过程评价
5.4.1 建立面向自顶向下设计过程的HDSM
5.4.2 矩阵量化及耦合设计活动排序
5.5 本章小结
第六章 重载履带起重机自顶向下设计案例
6.1 引言
6.2 履带起重机产品背景及企业设计现状分析
6.2.1 产品背景
6.2.2 某企业重载履带起重机设计现状分析
6.3 履带起重机模块化产品系统结构构建
6.3.1 案例说明
6.3.2 功能建模
6.3.3 功能网络建模
6.3.4 产品功能模块划分
6.3.5 产品模块划分方案评价
6.3.6 产品层级结构
6.4 履带起重机多骨架布局设计实施
6.4.1 布局设计过程
6.4.2 设计验证
6.4.3 改型设计
6.4.4 设计变更
6.5 履带起重机自顶向下设计过程任务规划
6.6 实施成果
6.6.1 1000吨履带起重机实施效果
6.6.2 建立规范和模板
6.7 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究总结
7.2 创新点
7.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间参与的科研项目
攻读博士期间授权的发明专利
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂产品系统的标准化模式研究[J]. 李春田. 信息技术与标准化. 2015(04)
[2]产品族架构研究综述[J]. 支华炜,杜纲. 计算机集成制造系统. 2014(02)
[3]复杂产品系统研究的文献计量分析与研究视角[J]. 张炜,张薇. 中国科技资源导刊. 2012 (06)
[4]基于分层DSM复杂产品设计过程建模研究[J]. 邵伟平,樊刚强,郝永平. 制造业自动化. 2012(01)
[5]基于层次化设计结构矩阵的复杂产品研发过程研究[J]. 孙亚东,张旭,宁汝新,王天培. 机械工程学报. 2011(16)
[6]基于双骨架模型的自顶向下设计方法[J]. 向华平,唐敖. 四川兵工学报. 2011(02)
[7]复杂产品系统创新过程管理研究[J]. 潘若东,司春林. 科技进步与对策. 2009(06)
[8]基于可能度的三角模糊数互补判断矩阵排序方法[J]. 和媛媛,周德群,王强. 运筹与管理. 2009(01)
[9]基于双层次DSM技术的多技术系统产品设计方法[J]. 赵亮,许正蓉. 中国机械工程. 2008(03)
[10]面向自顶向下协同装配设计的任务规划研究[J]. 杨友东,高曙明,张书亭,李志华. 计算机集成制造系统. 2007(07)
博士论文
[1]复杂产品系统模块化关键技术研究与应用[D]. 李玉鹏.上海交通大学 2014
[2]企业网络能力、创新结构与复杂产品系统创新绩效关系研究[D]. 冉龙.浙江大学 2013
[3]复杂产品系统集成商创新控制力研究[D]. 刘静.大连理工大学 2013
[4]复杂产品系统创新过程的知识创造机理及实证研究[D]. 李民.南京大学 2013
[5]基于检索的自顶向下产品设计[D]. 陈翔.浙江大学 2012
[6]复杂产品系统的模块划分方法研究[D]. 滕晓艳.哈尔滨工程大学 2011
[7]自顶向下协同产品设计框架和方法研究[D]. 张书亭.浙江大学 2009
[8]自顶向下的协同装配设计过程建模及规划研究[D]. 杨友东.浙江大学 2008
硕士论文
[1]复杂产品系统模块化制造模式及其影响因素研究[D]. 杨笑.对外经济贸易大学 2007
本文编号：3658174
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景
1.1.3 研究意义
1.2 单件定制的大型机械产品特点、设计挑战
1.2.1 单件定制的大型机械产品特点
1.2.2 单件定制的大型机械产品设计挑战
1.2.3 总结分析
1.3 自顶向下设计研究
1.3.1 自顶向下设计概念
1.3.2 自顶向下设计在系统工程中的研究和应用
1.3.3 自顶向下设计在CAD领域的研究和应用
1.3.4 单件定制的大型机械产品自顶向下设计特点
1.3.5 产品自顶向下设计设计的优点和缺点
1.3.6 自顶向下设计总结
1.4 科学问题
1.5 研究内容
1.6 技术路线
1.7 本章小结
第二章 自顶向下快速设计框架及相关技术研究
2.1 引言
2.2 相关概念
2.2.1 产品自顶向下设计相关概念
2.2.2 产品结构
2.2.3 产品功能结构
2.2.4 模块化相关概念
2.3 产品系统自顶向下快速设计框架
2.4 自顶向下设计关键技术
2.5 相关技术研究现状分析
2.5.1 模块化产品功能结构构建
2.5.2 自顶向下布局设计研究现状
2.5.3 产品系统自顶向下设计过程任务规划研究分析
2.6 本章小结
第三章 基于有向加权复杂网络社区发现的模块化功能结构构建
3.1 引言
3.2 问题描述和方法框架
3.2.1 问题描述
3.2.2 方法框架
3.3 有向加权复杂网络及社区
3.3.1 复杂网络相关概念
3.3.2 社区发现相关概念
3.3.3 有向网络的随机游走
3.4 基于功能基的产品系统功能建模
3.5 产品系统功能网络建模
3.6 产品系统功能模块划分
3.6.1 基于LinkRank的社区发现
3.6.2 模块划分计算过程
3.7 本章小结
第四章 自顶向下布局设计的多骨架建模方法
4.1 引言
4.2 问题描述和方法框架
4.2.1 问题描述
4.2.2 方法框架
4.3 设计信息的管理
4.3.1 传统多层级单骨架模型的分析
4.3.2 设计信息的分类
4.3.3 骨架化设计信息
4.4 产品系统自顶向下设计的多骨架建模
4.4.1 多骨架模型的结构和信息继承机制
4.4.2 多骨架建模方法的元模型
4.5 模块和骨架重用
4.5.1 模块和骨架的重用机制
4.5.2 模块操作
4.6 多骨架建模方法分析
4.6.1 优势分析
4.6.2 应用及拓展分析
4.7 本章小结
第五章 基于模糊层次设计结构矩阵的自顶向下设计任务规划
5.1 引言
5.2 问题描述与方法框架
5.2.1 问题描述
5.2.2 方法框架
5.3 层次设计结构矩阵相关定义
5.4 基于层次设计结构矩阵的自顶向下设计过程评价
5.4.1 建立面向自顶向下设计过程的HDSM
5.4.2 矩阵量化及耦合设计活动排序
5.5 本章小结
第六章 重载履带起重机自顶向下设计案例
6.1 引言
6.2 履带起重机产品背景及企业设计现状分析
6.2.1 产品背景
6.2.2 某企业重载履带起重机设计现状分析
6.3 履带起重机模块化产品系统结构构建
6.3.1 案例说明
6.3.2 功能建模
6.3.3 功能网络建模
6.3.4 产品功能模块划分
6.3.5 产品模块划分方案评价
6.3.6 产品层级结构
6.4 履带起重机多骨架布局设计实施
6.4.1 布局设计过程
6.4.2 设计验证
6.4.3 改型设计
6.4.4 设计变更
6.5 履带起重机自顶向下设计过程任务规划
6.6 实施成果
6.6.1 1000吨履带起重机实施效果
6.6.2 建立规范和模板
6.7 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究总结
7.2 创新点
7.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间参与的科研项目
攻读博士期间授权的发明专利
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂产品系统的标准化模式研究[J]. 李春田. 信息技术与标准化. 2015(04)
[2]产品族架构研究综述[J]. 支华炜,杜纲. 计算机集成制造系统. 2014(02)
[3]复杂产品系统研究的文献计量分析与研究视角[J]. 张炜,张薇. 中国科技资源导刊. 2012 (06)
[4]基于分层DSM复杂产品设计过程建模研究[J]. 邵伟平,樊刚强,郝永平. 制造业自动化. 2012(01)
[5]基于层次化设计结构矩阵的复杂产品研发过程研究[J]. 孙亚东,张旭,宁汝新,王天培. 机械工程学报. 2011(16)
[6]基于双骨架模型的自顶向下设计方法[J]. 向华平,唐敖. 四川兵工学报. 2011(02)
[7]复杂产品系统创新过程管理研究[J]. 潘若东,司春林. 科技进步与对策. 2009(06)
[8]基于可能度的三角模糊数互补判断矩阵排序方法[J]. 和媛媛,周德群,王强. 运筹与管理. 2009(01)
[9]基于双层次DSM技术的多技术系统产品设计方法[J]. 赵亮,许正蓉. 中国机械工程. 2008(03)
[10]面向自顶向下协同装配设计的任务规划研究[J]. 杨友东,高曙明,张书亭,李志华. 计算机集成制造系统. 2007(07)
博士论文
[1]复杂产品系统模块化关键技术研究与应用[D]. 李玉鹏.上海交通大学 2014
[2]企业网络能力、创新结构与复杂产品系统创新绩效关系研究[D]. 冉龙.浙江大学 2013
[3]复杂产品系统集成商创新控制力研究[D]. 刘静.大连理工大学 2013
[4]复杂产品系统创新过程的知识创造机理及实证研究[D]. 李民.南京大学 2013
[5]基于检索的自顶向下产品设计[D]. 陈翔.浙江大学 2012
[6]复杂产品系统的模块划分方法研究[D]. 滕晓艳.哈尔滨工程大学 2011
[7]自顶向下协同产品设计框架和方法研究[D]. 张书亭.浙江大学 2009
[8]自顶向下的协同装配设计过程建模及规划研究[D]. 杨友东.浙江大学 2008
硕士论文
[1]复杂产品系统模块化制造模式及其影响因素研究[D]. 杨笑.对外经济贸易大学 2007
本文编号：3658174
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