開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì).pdf

1、市場(chǎng)的全球化，用戶需求多樣化以及資源的短缺促使世界制造業(yè)正在從集中生產(chǎn)模式向分布式系統(tǒng)轉(zhuǎn)移、從大批量產(chǎn)品制造向滿足用戶多樣化需求的個(gè)性化產(chǎn)品模式發(fā)展。產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)這些發(fā)展的關(guān)鍵策略和辦法是開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品架構(gòu)和設(shè)計(jì)方法。在這一背景下，2013年 CIRP主題會(huì)議中提出了一種新的產(chǎn)品架構(gòu)—開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。它具有可互換性、可重用性、可移植性、可擴(kuò)展性、可適應(yīng)性和可持續(xù)性的特征，在產(chǎn)品的生命周期中通過(guò)在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上升級(jí)、替換、添加個(gè)性化的模塊滿足

2、多樣化的用戶需求。
　　產(chǎn)品架構(gòu)和功能模塊是實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，因此本研究主要對(duì)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的產(chǎn)品架構(gòu)，功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)規(guī)劃入手確定合理的模塊組成，提出了一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模塊劃分的方法，進(jìn)行開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品三類功能模塊：通用功能模塊，定制模塊和個(gè)性化模塊的規(guī)劃。然后以技術(shù)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)建立量化模型進(jìn)行研究，評(píng)估產(chǎn)品的開(kāi)放度。具體內(nèi)容包括：
　　1）由于開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品需要考慮潛在的用戶需求，因此擴(kuò)展了質(zhì)量

3、功能展開(kāi)（Quality Function Deployment，QFD）使其包括概念設(shè)計(jì)階段已知的基本用戶需求和產(chǎn)品生命周期中個(gè)性化的用戶需求，同時(shí)增加了對(duì)用戶需求變化程度的評(píng)估。首先基于公理設(shè)計(jì)的原理建立用戶域、功能域和物理域之間的映射關(guān)系，由此得到產(chǎn)品的功能樹(shù)形圖和結(jié)構(gòu)樹(shù)形圖，根據(jù)零部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立產(chǎn)品的設(shè)計(jì)矩陣。提出了組件性能指標(biāo)的變異系數(shù)（DV）用來(lái)評(píng)估不同組件對(duì)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品功能模塊的貢獻(xiàn)程度。建立設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，根據(jù)

4、DV和零部件之間的關(guān)聯(lián)，運(yùn)用系統(tǒng)聚類的方法對(duì)零部件進(jìn)行聚類獲得模塊，確定模塊類型。
　　2）為了更好對(duì)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的開(kāi)放度進(jìn)行評(píng)估，建立了產(chǎn)品開(kāi)放度的數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型計(jì)算產(chǎn)品的開(kāi)放度，定量的描述產(chǎn)品在生命周期過(guò)程中滿足個(gè)性化用戶需求的能力。該方法主要從技術(shù)因素對(duì)產(chǎn)品開(kāi)放性影響方面提出了兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，產(chǎn)品的兼容性（Compatibility of the Product，COP）和生命周期的模塊化（Life Cycle Modular

5、ity，LCM）用來(lái)描述產(chǎn)品的開(kāi)放特征和開(kāi)放程度，其中生命周期的模塊化包含了模塊變型設(shè)計(jì)和裝配復(fù)雜性兩個(gè)方面。產(chǎn)品兼容性是用來(lái)表示現(xiàn)有設(shè)計(jì)來(lái)滿足新的需求和變化的適應(yīng)程度,它反映了現(xiàn)有的和預(yù)期的產(chǎn)品功能和性能的不同或距離。生命周期的模塊化用來(lái)評(píng)估在產(chǎn)品生命周期過(guò)程中當(dāng)新的用戶需求產(chǎn)生時(shí)，通過(guò)模塊的變型設(shè)計(jì)、升級(jí)以及模塊間的接口、裝配等滿足個(gè)性化用戶需求的能力。
　　最后以工業(yè)產(chǎn)品紙袋折疊機(jī)作為實(shí)例對(duì)該方法進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，總結(jié)并提出