机电产品分散协调型设计中任务分解方法的研究

摘要

随着社会经济的不断发展，设计对象的规模不断扩大、全生命周期视野不断延伸，而相对而言，我们的设计资源比较分散，单单依靠一部分或者单一的设计资源来设计所需要的成套大型机电产品已经变得不太现实。这是因为随着现代市场竞争的加剧，产品的更新换代速度不断加快，相应的其设计周期必须要大大缩短才能使产品在市场中更加具有竞争力。一个有效的解决思路就是将大型机电系统进行分解，形成几个或者更多的相对独立的子系统，然后再充分的利用现有的各种分散资源，采用并行工程的思想，同步的对这些相对独立的子系统进行最优化设计，最后采用特定的方法对这些子系统进行协调集中，产生整个系统的最后结果，这就是分散协调型设计方法的基本思路。 通常的分散协调型设计方法包括设计任务的分散、子设计任务系统的并行设计以及最后的协调集中等三个过程，其中产品设计任务的分割是分散协调并行设计中最为关键的一步，其结果将直接影响后续的并行设计中的协调难度，好的任务分解结果将使得后续的并行协调设计更为顺利的进行，而如果分解的不够合理，后续的协调机制将会变得非常复杂而难以达到进行分散协调设计的预期效果。 本文的第一章将进行分散协调型设计的研究意义分析，确定本文研究的内容，然后着重于当前关于分散协调型设计的国内外一些研究现状分析，通过分析这些现有的研究成果，找出它们的优缺点以及本文研究的主要方向。 第二章中将根据现有的研究成果以及一些实际产品中的任务分解应用，介绍一些较为常用的任务分解方法，包括产品的构成分解、过程分解、基于产品设计要求的分解等，并讨论这些方法的特点以及其所适用的产品类型。 第三章则着重于一般产品设计任务分解的流程分析，讨论常规产品进行设计任务分解所应该遵循的基本原则，建立其一般的任务分解流程模型。首先确立产品的基本模块，然后对这些模块依据一定的原则进行组合，最终形成产品的最终子任务系统。关于产品子系统之间的独立性控制，本文借鉴了模块化的相关理论，构建了一种加权的系数运算法则。在本章中还分析了任务分解的其他一些方面的理论，主要是子任务系统的分配问题，提出了一种基于最少设计资源的子任务分配模型。 在第四章的案例研究中，本文选取了作者曾亲自参与设计的某卸船机产品作为实例进行分析。通过对卸船机设计任务的分解过程较为详细的阐述了分散协调型设计方法中的任务分解模型在实际产品的应用。 文中的最后两章则是关于分散协调型设计方法中的任务分解方法的有效性分析和总结，通过分析本文研究的结果提出今后研究的努力方向。