[发明专利]一种基于功能冗余分析的产品功能组合设计方法

摘要

本发明公开了一种基于功能冗余分析的产品功能组合设计方法，根据设计任务，解析各功能载体（已知母产品），从产品结构抽象出用功能基模型表达的功能元；基于能量流、物料流和信号流创建母产品的功能结构；创建产品功能冗余矩阵和载体冗余矩阵，去除冗余的功能和原理结构载体，并对功能进行扩展；构建功能载体矩阵，寻求功能相应的原理结构载体；建立设计结构矩阵，分析原理结构载体之间的耦合关系，通过重用、变型、去除、增加等运算，获得功能组合产品的概念设计方案。

主权项

一种基于功能冗余分析的产品功能组合设计方法，包括以下步骤：步骤1：根据给定的设计任务全面地阐明任务书，利用必须达到和期望两种程度方式提出产品的功能要求同时编写在要求表中；步骤2：通过功能要求在现有的产品中寻找适合的作为功能组合对象的母产品；步骤3：将母产品拆解为功能载体，并从功能载体抽象出详细的功能元；步骤4：创建母产品功能结构；步骤5：产品间功能冗余分析与处理；步骤6：产品间载体冗余分析与处理；步骤7：基于设计任务要求表中的期望要求和功能载体的充分利用，通过借用原有功能载体或增加少量新载体，对产品功能进行扩展；步骤8：建立功能载体矩阵来进行功能和载体的配置，在功能载体矩阵FCM（Function Carrier Matrix）中：“1”表示该载体参与功能元的实现；“0”表示该载体与功能元的实现无关；步骤9：进行概念模型求解，具体为：步骤9.1：建立设计结构矩阵DSM（Design Structure Matrix），将功能载体矩阵中的载体作为产品设计结构矩阵DSM中的行列元素中，将两个行列元素对应的DSM模型单元格划分为四个子单元，每个子单元分别表示空间、能量、物料、信号之间的联系；步骤9.2：分析设计结构矩阵DSM中的数据并求解模型：1）功能载体的空间位置安排通过DSM中的空间联系数据，可以分析得到所有载体之间存在的位置关系，从而形成新产品初步的概念模型；2）载体之间的连接通过DSM中能量、物料和信号联系的数据，可以分析得到载体之间的连接，以满足矩阵中的联系，同时还能得到相应的工艺要求；通过反复的检验功能载体的空间位置安排和载体之间的连接，将新产品初步的概念模型不断地优化改进，直到生成最终满意的概念模型。