復雜機電產(chǎn)品設計質量若干關鍵技術研究.pdf

1、“設計是產(chǎn)品質量的源頭”，這一觀點已被越來越多的專家和制造企業(yè)所認同，企業(yè)對產(chǎn)品設計質量越來越重視，同時投入大量的資源努力提高產(chǎn)品設計質量。本論文以數(shù)控機床為例，對復雜機電產(chǎn)品設計質量展開研究，針對設計質量特性的多尺度性、多領域性、多學科性、演化性和耦合性等特點，將關鍵設計質量特性(KDQCs)的概念引入到產(chǎn)品設計過程中，研究了關鍵設計質量特性的定義、關鍵質量特性的提取、基于反向映射的機床精度設計、基于優(yōu)化決策模型的可靠性設計、設計質量

2、的綜合評價等技術。本論文在國家自然科學基金重點項目“復雜機電產(chǎn)品質量特性多尺度耦合理論與預防性控制技術”(項目批準號50835008)、國家“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項(2009ZX04014-016)及數(shù)字制造裝備與技術國家重點實驗室(華中科技大學)開放基金的資助下，進行了復雜機電產(chǎn)品設計質量相關理論研究，提出提高復雜機電產(chǎn)品設計質量的解決方案，具體內容包括以下幾個方面：
　　 (1)首先，討論了產(chǎn)品設計質量特性

3、基礎理論。根據(jù)對已有文獻的研究，分析了設計質量特性和關鍵設計質量特性的基本概念，論述了設計質量的發(fā)展歷程及國內外的研究現(xiàn)狀，說明了本論文的課題來源、主要研究內容及總體結構。然后，研究了產(chǎn)品關鍵設計質量特性的基礎理論，分析了產(chǎn)品關鍵設計質量特性的形成機理，得出了產(chǎn)品關鍵設計質量特性的演變規(guī)律，并分類研究了關鍵設計質量特性對產(chǎn)品質量的影響，結合設計質量控制的技術與方法，提出了基于關鍵質量特性的產(chǎn)品設計質量控制策略。
　　 (2)研究

4、了復雜機電產(chǎn)品關鍵設計質量特性提取與排序。綜合分析了關鍵設計質量特性在不同子系統(tǒng)、不同層次、不同功能的多元性，建立了復雜機電產(chǎn)品多元質量特性的功能分解樹。針對關鍵設計質量特性提取的復雜性和不確定性，綜合運用模糊理論和FAHP方法建立關鍵設計質量特性的提取模型，用三角模糊數(shù)表示模糊比較判斷的方法計算主觀權重，并使用信息熵(IE)確定質量特性指標層的客觀權重。然后應用模糊Borda方法組合FAHP法和信息熵法進行綜合提取，根據(jù)模糊Borda

5、數(shù)值大小最終決定多元設計質量特性的重要度，從中提取關鍵設計質量特性。該綜合方法可實現(xiàn)程序化的求解，減少人工干預并提高了提取結果的準確性。最后用數(shù)控機床實例驗證了該綜合提取方法的合理性和可行性。
　　 (3)研究了機電產(chǎn)品精度這一關鍵設計質量特性的反向映射技術。針對數(shù)控機床設計過程的特殊性和復雜性，在考慮傳統(tǒng)的質量功能配置(QFD)多源、多階段復雜處理過程的基礎上，本論文增加了產(chǎn)品運行階段的反向映射，通過識別影響加工質量的關鍵要素

6、，并結合用戶需求，提出基于反向映射的設計關鍵質量特性的修正方法，綜合映射成數(shù)控機床的精度設計質量特性。該方法使得產(chǎn)品設計、制造和使用過程的質量控制形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，使產(chǎn)品質量信息能夠及時、全面和準確地反映到產(chǎn)品各階段，提高產(chǎn)品設計質量和用戶滿意度。其次，通過對加工質量要求(QRs)和關鍵設計質量特性的轉換關系進行研究，提出了基于粗糙集(RS)和質量功能配置中質量屋(HoQ)的反向映射模型。接著，運用粗糙集理論簡化和提取滿足加工質量要求的

7、要素，并提出了應用近似精確粗糙數(shù)確定加工質量要求的權重。然后，通過構建關鍵設計質量特性的反向映射模型，實現(xiàn)主要加工質量要求和關鍵設計質量特性之間的轉換，幫助產(chǎn)品設計人員完成設計目標。最后，以臥式加工中心為例，驗證了該模型的實用性和有效性。
　　 (4)研究了產(chǎn)品可靠性這一關鍵設計質量特性的優(yōu)化決策技術。通過分析機電產(chǎn)品設計方案中多元設計質量特性的特定要求，給出了可靠性的優(yōu)化方案決策流程，建立了可靠性的多屬性指標體系，保證產(chǎn)品設計

8、質量符合預定設計質量特性要求。提出了基于改進“逼近理想值的排序方法”(TOPSIS)和ELECTRE I的綜合方法進行產(chǎn)品設計方案的決策。建立了產(chǎn)品可靠性這一關鍵設計質量特性最優(yōu)設計方案的多目標決策模型，應用改進的TOPSIS方法計算各設計質量特性的決策指標的重要性，通過綜合應用ELECTRE I方法準確地確定產(chǎn)品可靠性設計方案的優(yōu)劣程度。最后，以高檔數(shù)控機床的可靠性設計方案為例，說明該方法的有效性和可行性。
　　 (5)研究了

9、機電產(chǎn)品設計質量的模糊物元綜合評價技術。分析了產(chǎn)品設計質量評價的應用現(xiàn)狀，給出了設計質量評價的原則及多元質量特性評價指標體系模型。針對產(chǎn)品質量多層次指標評價問題，提出了一種基于模糊物元(FME)的綜合評價方法。該方法利用模糊物元理論分析多元質量特性及其屬性特征，并建立了產(chǎn)品設計質量綜合評價模型。針對傳統(tǒng)決策法中權值確定的主客觀評價的片面性，采用網(wǎng)絡層次分析法(ANP)和IE技術方法綜合確定評價指標權重，建立基于最小二乘法的優(yōu)化組合權重模