面向可适应性的产品功能-平台映射过程稳健设计及应用

机械产品系统设计的可适应性与稳健性对后续设计效率、产品质量和成本影响重大，构建具有稳健性的产品平台，是提高产品设计可适应能力的关键。可适应设计和稳健设计在考虑设计变更及以低成本保证高质量产品方面具有一致性，因此，可通过融合可适应设计与稳健设计，实现二者之间的优势互补。为此，本项目开展面向可适应性的产品功能-平台映射过程稳健设计研究。具体研究内容包括：(1)面向可适应性的产品系统稳健性建模和分析方法；(2)可适应设计和稳健设计的融合与演化机制研究；(3)面向可适应性的产品平台稳健设计研究；(4)提出产品设计可适应性的量化方法。结合目前起重机设计过程中存在的问题，对面向可适应性的产品系统设计中功能-平台映射过程稳健分析方法加以验证。其成果旨在为机械产品设计提供有效的理论指导和方法支持，力图将稳健设计拓展到产品设计过程的各个阶段。因此，本项目的研究既富有重要的科学意义，又有充分的理论和应用价值。

本项目针对机械产品系统设计的可适应性与稳健性对后续设计效率、产品质量和成本影响重大及构建具有稳健性的产品平台是提高产品设计可适应能力的关键，在对国内外研究状况进行综合论述与深入分析的基础上，开展面向可适应性的产品功能-平台映射过程稳健设计研究。取得以下成果：①按照公理设计理论指导思想，建立了产品设计从功能要求向物理结构映射过程中的稳健性分析框架；分析了设计稳健性和耦合性之间的关联性，基于可变分析方法和敏感矩阵分析模型的不确定性，提出了稳健优化的综合模型，在此基础上提出了面向可适应性的系统设计建模方式及找出具有最小依赖度的耦合设计方案。②从用户需求的角度，进行功能需求分析和类型划分，分析设计参数与各类功能要求的之间影响，提出基于公理设计和设计关联矩阵模块划分方法和产品平台设计方法。③通过揭示可适应设计与稳健设计方法之间的内在联系，分析可适应设计与稳健设计在考虑设计变更及以低成本获得高质量产品方面的一致性，提出了面向可适应性的产品平台设计参数规划方法和面向可适应性的稳健性产品平台规划方法。④针对机械产品设计可适应性问题，分析影响其可适应性的主要因素，建立产品设计可适应性的评估指标，提出了产品平台设计可适应性的计算方法。. 将所提出的方法应用到起重机械及其零部件等多个实际产品的设计中，对上述理论研究工作进行验证，均获得满意的设计结果。. 上述研究旨在为复杂产品设计提供有效的理论指导和方法支持，揭示其内在规律，力图将稳健设计拓展到产品设计过程的各个阶段，既有重要的科学意义和学术探讨价值，又有广泛的应用前景和实际指导作用。