面向可适应性的产品族模块化设计方法

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文面向可适应性的产品族模块化设计方法学位申请人：罗珺怡学科领域：机械工程校内导师：程贤福教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教

2、育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期摘要面向可适应性的产品族模块化设计方法摘要随着全球工业化水平的快速发展，传统的设计方法已经不能满足多样化的客户需求。在此背景下，模

3、块化设计方法得到了制造企业的广泛关注，其对快速、高效地开发系列化产品起到了关键性的作用，对完成产品配置设计和变型设计也十分重要。模块化设计不仅能够节省时效，还能避免浪费人力与财力资源，又能同时满足多样化的客户需求。本文结合现代设计理论和方法，提出一种面向可适应性的产品族模块化设计方法。主要研究内容如下：（1）首先对产品模块化设计及设计结构矩阵进行了介绍，接着重点比较了前人研究的代表性模块划分准则，提出了模块划分的模块度准则。此模块度准则不仅适用于布尔型和数字型设计结构矩阵，也适用于对称和非对称矩阵的情况，且准则中的耦合度考虑的是两两模块之间的耦合关联关系。最后以汽车白车身为例，验证了所提模块

4、度准则的可行性和实用性。（2）将设计结构矩阵作为产品建模的工具，从联接关联性、功能关联性、物理关联性这三个视角对产品零部件的设计参数进行关联关系的描述，量化了产品零部件设计参数之间复杂的关联关系，从而构建产品综合设计结构矩阵。运用FCM算法对所构建的综合设计结构矩阵进行聚类，得到不同的模块划分方案。以模块内部的高内聚度和模块之间的低耦合度为准则，选取最优的模块划分方案。最后将该方法运用于吊钩组的产品模块划分过程中，说明了所提出方法的实用性和有效性。（3）提出了面向可适应性的产品族模块化设计方法。首先对产品族设计进行可适应性分析，划分产品族的公共设计参数及个性化设计参数。接着构建产品族的综合设

5、计结构矩阵并聚类，得到不同的模块划分方案。以模块内部的高内聚度和模块之间的低耦合度为准则，选取最优的模块划分方案。最后，结合层次分析法对最终方案进行可适应性评价，判断方案的可适应性程度。将所提方法应用在电力液压盘式制动器产品族的规划中，达到了减弱设计的耦合度，提升产品族设计适应性的目的。研究结果表明：通过实例分析，面向可适应性的产品族模块化设计方法的可行性和实用性得到了验证，该设计方法还可以推及到其他产品族的研发设计中，其成果不仅可以为日后产品族的变型、演化或升级提供技术支持，也可以向机械产品模块化设计提供一种新的研究途径。关键词：模块化设计，模块划分准则，产品族，可适应设计，设计结构矩阵I

6、AbstractAMODULARDESIGNMETHODOFADAPTABILITY-ORIENTEDPRODUCTFAMILYABSTRACTWiththedevelopmentofglobalindustrialization,traditionaldesignmethodscannolongermeettheneedsofdiversecustomers.Inthiscontext,themodulardesignmethodhasattractedwideattentionfrommanufacturingcompanies,anditplayedakeyroleintherapid

7、andefficientdevelopmentofserializedproducts.Itisalsoimportantforconfigurationdesignandvariantdesignofproduct.Modulardesignnotonlysavestime,avoidswastingsourceofhumanbeingsandfinancialresources,butalsomeetst