[发明专利]一种基于结构矩阵的设计和工艺任务的关联方法

说明书

技术领域

本发明涉及任务关联技术领域。更具体地，涉及一种基于结构矩阵的设计和工艺任务的关联方法。

背景技术

在产品的研制过程中，一般都是前期设计者进行产品设计，后期生产部门按照设计者的设计要求进行产品生成。目前，在复杂产品的研制过程中，容易出现设计过程和生产过程相互割裂的问题，往往会造成设计与生产部门的多次返工和协调，极大地造成了生产周期的增长、生产效率的降低和生产成本的提高。

现有技术中，为了减少返工次数、提高生产效率和质量，一般选择指派工艺工程师在设计前期就开始介入，与设计师共同参与设计。设计师将设计过程按照不同的成熟度进行分类，随着成熟度加深，结构设计的信息更加完善，在结构设计成熟度早期，工艺工程师会与结构设计师一同审查所设计的结构，并提出工艺性问题，完善改进所设计的结构。然而，随着设计任务增多，且设计部门与工艺部门多为相互分离的两个部门，在人员协调、沟通上往往存在效率低下的问题，设计与工艺知识单纯的依靠不同角色的人员进行集中审查，很难有效的推进研发过程。

在设计制造一体化的背景下，在设计过程中计算机能辅助设计师完成工艺知识的关联、推送，成为一种有效辅助设计的方法，而完成设计与工艺过程的任务关联确定是高效设计的基础。计算机辅助设计师完成工艺知识的关联和推送的基础是采用一种面向机器识别的设计与工艺任务相互关联的方法，通过结构矩阵的数学方法，将设计与制造任务进行关联性分析，并且按照任务的层级进行分解，采用多层结构矩阵确定不同粒度下的关联性，完成设计任务与工艺知识的有效关联，减少设计过程中存在的工艺性问题。

因此，需要提供一种基于结构矩阵的任务关联方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于结构矩阵的设计、工艺任务关联方法，解决复杂产品在结构设计阶段与工艺过程的关联关系确定，且该关联可以被机器识别的问题，是未来的知识关联和推送的基础。在多品种、小批量定制的需求牵引下，采用设计制造一体化的研发模式可以快速响应客户需求，现在往往采用工艺人员在设计阶段早期与设计师共同研讨的方式进行结构设计与工艺审查，力求设计师完成的产品能满足工艺性要求，但因为实际设计部门与工艺部门的割裂状态，在人员协调上并不能实现实时响应，往往会拖延设计进度。所以，在设计师进行工艺设计时，计算机自动进行工艺要求的关联、提醒，将提高设计效率，而采用一种能让计算机识别的关联方法是进行辅助设计的前提。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于结构矩阵的设计和工艺任务的关联方法，该关联方法包括以下步骤：

S1：进行设计过程的成熟度划分；

S2：将工艺过程进行任务分解；

S3：构建设计和工艺任务的结构矩阵；

S4：确定任务关联矩阵元素。

优选地，步骤“S1：设计过程成熟度划分”中，将复杂产品设计过程按照设计模型的成熟度划分为第一级至第五级共五级设计过程，其中第一级设计过程D1为设计总体方案；第二级设计过程D2为设计整体结构骨架；第三级设计过程D3为分析校核性能；第四级设计过程D4为设计结构最终方案；第五级设计过程D5为确定最终设计参数。

进一步优选地，第一级设计过程D1用于完成整体布局模型，布局内部结构空间和确定各主要部件接口关系；

第二级设计过程D2用于设计主结构及其对接部件，确定产品结构各部件、设备及对接部位的初步装配方案；

第三级设计过程D3用于分析设计结构的载荷，分析计算结构强度；

第四级设计过程D4用于完成最终的几何模型，确定部件和设备连接方案，进行最终强度校验与动力学仿真分析；

第五级设计过程D5包括标注各设计零部件，确定具体使用材料型号，确定三维总装方案模型和标准零部件型号。

优选地，步骤“S2：将工艺过程进行任务分解”中将工艺过程进行任务分解得到以下工艺任务：第一工艺任务M1为选购原材料及标准件；第二工艺任务M2为确定工艺方法及路线；第三工艺任务M3为设计工装夹具；第四工艺任务M4为确定装配方案；第五工艺任务M5为设计测量方案；第六工艺任务M6为设计质量检测方案。

进一步优选地，第一工艺任务M1用于选择和购买板材、管材和棒材，进行新材料的工艺技术攻关和选购标准件测试机；

第二工艺任务M2用于选择加工工艺方法，选择锻造、铸造和注塑焊接工艺方法，制定工艺路线，选择刀具和确定参数；

第三工艺任务M3用于根据制定的工艺路线和所加工的零部件几何尺寸，设计工装、夹具；