基于可拓理论的模块化设计方法研究

• 论文 •

基于可拓理论的模块化设计方法研究

李江，钟诗胜，刘金，林琳

1.哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨 150001；2.中国航天科工集团三院三部,北京 100074

收稿日期:2005-03-07 修回日期:2005-06-16 出版日期:2006-05-15 发布日期:2006-05-25
基金资助:
国家863/CIMS主题资助项目(2003AA411012)。

Research on modular design methods based on extension theory

LI Jiang,ZHONG Shi-sheng,LIU Jin,LIN Lin

1.Sch. of Electromechanical Eng.,Harbin Inst. of Tech.,Harbin 150001,China; 2.Third Dep. of Aerospace Industry Company,Beijing 100074,China

Received:2005-03-07 Revised:2005-06-16 Online:2006-05-15 Published:2006-05-25
Supported by:
Project supported by the National High-Tech.R&D Program for CIMS,China(No.2003AA411012).

摘要/Abstract

摘要： 针对模块化设计理论难以工程实现的问题，提出了基于物元模型及可拓方法的产品可拓模块化设计方法。该方法首先在物元模型的基础上，结合模块自身特点，建立了模块物元与模块族物元，以有序三元组的形式规范化地保存了历史模块和模块族数据，并研究了模块物元的可拓性及其变换。然后运用可拓方法对模块物元进行变换与操作，既实现了对模块划分、模块检索与匹配，以及模块综合等模块化设计过程的形式化描述，又为模块化设计提供了新的思维方法。最后，给出了可拓模块化设计方法在导弹产品开发中的应用实例。

关键词: 大规模定制, 模块化设计, 可拓学, 物元模型

Abstract: To solve the difficulty of realizing the theory of modular design in practical engineering,the extension modular design method based on matter-element model and extension theory was presented. Firstly,based on the matter-element model,module-matter-element and modules-family-matter-element were constructed combining with modules specific characteristics. Module history and module family data were saved in the form of ordered three-dimensional group,and then the extensibility and transformation of module-matter-element were studied. Secondly,through the transformation and operation of module-matter-element,the extension methods formulized the process of modular design such as module decomposition,module searches and matching,and module synthesis. As a result,the method eliminated the baffle between modular design theory and engineering practice. Finally,an example of missile design was introduced to verify this modular design method based on extension theory.

Key words: mass customization, modular design, extension theory, matter-element model

中图分类号:

TP311

李江，钟诗胜，刘金，林琳. 基于可拓理论的模块化设计方法研究[J]. .

LI Jiang,ZHONG Shi-sheng,LIU Jin,LIN Lin. Research on modular design methods based on extension theory[J]. .

参考文献

［1］ JIA Yanlin.Modular design［M］.Beijing:China Machine Press,1993(in Chinese).［贾延林.模块化设计［M］.北京：机械工业出版社，1993.］

[2] TONG Shizhong.Modular principle， modularization principle，design method and application［M］.Beijing: China Standard Press， 2000(in Chinese).［童时中.模块化原理、设计方法及应用［M］.北京：中国标准出版社，2000.］

[3] GERSHENSON J K，PRASAD J，ALLAMNENI S.Modular product design：a life-cycle view［J］.Journal of Integrated Design and Process Science，1999，3(4)：13-26.

[4] CAI Wen.Matter-element model and application［M］.Beijing: Science and Technology Press，1994(in Chinese).［蔡文.物元模型及应用［M］.北京：科学技术文献出版社，1994.］

[5] CAI Wen.Extension theory and application［J］.Chinese Science Bulletin,1999，44(7)：673-682(in Chinese).［蔡文.可拓论及其应用［J］.中国科学通报，1999，44(7)：673-682.］

[6] CAI Wen，YANG Chunyan，LIN Weichu.Extension engineering methods［M］.Beijing：Science Press，1997.122-129(in Chinese).［蔡文，杨春燕，林伟初.可拓工程方法［M］.北京：科学出版社，1997.122- 129.］

[7] GAO Guangda， XU Yanshen，LIN Hanyuan，et al.Algorithm of module selection in modularized design of products［J］.Journal of Machine Design，2000，8（8）：5-7，24(in Chinese).［高广达，徐燕申，林汉元,等.产品模块化设计中的模块选择算法［J］.机械设计，2000，8（8）：5-7，24.］

[8] ZHONG Shisheng,LI Jiang,LIN Lin.Modular product structural configuration model and it’s application based on AHP［J］.Journal of Harbin Institute of Technology，2003，35（12）：1461-1464(in Chinese).［钟诗胜，李江，林琳.基于AHP法的模块化产品结构配置模型与应用［J］.哈尔滨工业大学学报，2003，35（12）：1461-1464.］

[9] HAN Pinyao.Overall design theory of tactical missile［M］.Harbin：Harbin Institute of Technology Press，2000(in Chinese).［韩品尧.战术导弹总体设计原理［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2000.］

[1]	程贤福,万冲,邱浩洋,万丽云. 模块化产品设计中模块间的关联分析与解耦策略[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(第4): 1043-1051.
[2]	谢智伟,赵燕伟,任设东,桂方志. 面向功能需求的产品适应性修改单元识别方法[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(第2): 426-436.
[3]	许静,周磊,陈平录,刘木华. 基于数字孪生的模块粒度优化分析方法[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第6): 1419-1431.
[4]	杜纲,张铁斌,缪琛璐,马爽. 产品族模块化设计与平台配置的主从关联优化[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第2): 455-463.
[5]	姚锡凡,张剑铭,陶韬,蒋经发,陈新准. 从精敏制造到工业4.0长尾生产的制造业转型升级[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第10): 2377-2387.
[6]	盛步云,汪星刚,萧筝,舒瑶,黄培德,邓璘,殷希彦. 基于客户需求分析的模块化产品配置方法[J]. 计算机集成制造系统, 2017, 23(第10): 2091-2100.
[7]	谷梦瑶,陈友玲,赵鹏. 大规模定制环境下基于客户协同程度的设计时间估计方法[J]. 计算机集成制造系统, 2016, 22(第9期): 2089-2098.
[8]	王忠杰,王少鹏,徐飞. 服务网络的启发式定制方法[J]. 计算机集成制造系统, 2015, 21(第6期): 1650-1661.
[9]	董雁. 面向关键结构的装配体检索方法[J]. 计算机集成制造系统, 2015, 21(第5期): 1202-1215.
[10]	陈友玲,王尧,谢淑红. 大规模定制环境下基于零件复杂度模型的工时估算[J]. 计算机集成制造系统, 2015, 21(第2期): 477-484.
[11]	黄沈权,周宏明,周余庆,李峰平,沈艳. 基于可拓分析的低压断路器虚拟样机动作特性评价[J]. 计算机集成制造系统, 2015, 21(第1期): 217-225.
[12]	高浪,向东,彭玲,方昕. 机电产品多策略模块划分方法[J]. 计算机集成制造系统, 2014, 20(5): 1020-.
[13]	陈友玲,任晓杰,唐娟,王慧聪. 大规模定制环境下基于工序难度系数的工时估算[J]. 计算机集成制造系统, 2014, 20(2): 424-.
[14]	伊辉勇. 面向在线定制的多约束产品配置策略[J]. 计算机集成制造系统, 2014, 20(10): 2395-2402.
[15]	黄华1,靳岚1,芮执元1,苟卫东2. 基于物元模型的复杂机械产品可重构设计[J]. , 2013, 19 (11 ): 0-0.