[发明专利]一种面向机电产品的协同设计方法

说明书

技术领域：

本发明属于机械设计领域，涉及一种面向机电产品的协同设计方法。

背景技术：

协同设计是是由两个或两个以上设计主体，通过一定的信息交换和相互协同机制，分别以不同的设计内容共同完成某一设计目标的设计方法。协同设计可以减少产品开发时间，节约开发成本；然而由于协同设计过程中，设计主体之间要不断地进行信息交换，因此协同设计增加了产品开发过程的复杂性。有效地对协同设计过程进行建模并对协同设计过程中的设计活动进行决策，可以实现对协同设计的优化控制，从而提高协同设计的效率。现有的协同设计建模方法包括：

(1)项目评审技术(PERT)、关键路径法(CPM)以及IDEF方法。这三种方法不能描述设计过程的反复以及设计活动之间的耦合关系，因此必须对设计过程加以简化才能适用。

(2)设计结构矩阵(Design Structure Matrix，DSM)方法。DSM通过矩阵的形式来描述设计活动之间的关系，通过分割、聚类等算法，可以实现设计过程的优化，但DSM难以表达设计过程中的选择关系，以及难以表达设计活动的资源需求。

(3)Petri网方法。Petri网可用来描述设计过程的工作流，但难以表达其信息流，因此Petri网很难描述设计任务之间关系的权重，而且Petri网在设计过程执行前必须提前设定。

现有的协同设计过程决策方法主要包括产生式规则、框架式、基于规则的推理(RBR)、基于事实的推理(CBR)等方法。这些方法都可以表达决策过程中所需要的知识，但都具有一定的局限性，不能适应实际中多种知识的需求。现有的决策过程较多的是无严格流程的开环过程，决策后获得的信息也不能规范的表达、分发，致使决策过程随意性大，可操作性不强，产生错误后回溯困难。

发明内容：

本发明的目的是：

(1)对协同设计过程进行建模，形式化描述协同设计活动以及活动与活动之间的协同关系，使设计主体能清楚地发现与其所承担的设计任务相关的协同关系。

(2)建立了基于知识的决策过程模型，使协同设计人员的协同决策建立在可靠的知识基础和规范的流程之上，提高了决策的可信度和效率。

(3)对协同设计过程模型进行优化，提高设计协同的效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种面向机电产品的协同设计方法，其特征在于：

(1)设计过程建模：

G=(V,E)V={Vs,Vc,Vx}]]>

其中图G＝(V，E)表示协同设计过程，其中V表示设计活动，E表示设计活动之间的顺序关系；N代表设计活动的名称，D是设计活动的详细信息，C代表设计活动的特征，Vs、Vc、Vx分别表示求解节点、组合节点以及选择节点；E＝{0，1}，i和j是设计活动，如果两设计活动i和j之间存在关联关系，则E_ij＝1，否则E_ij＝0；

(2)设计活动决策：建立决策模板、调用知识单元、作出决策；

(3)设计过程控制：通过算法求解出执行序列；

(4)结果输出：将执行序列输出以完成机电产品的设计。

所述步骤(1)是：协同设计过程模型由设计活动及活动之间的关系构成，用图G＝(V，E)表示协同设计过程，其中V表示设计活动，E表示设计活动之间的顺序关系；首先对每一个设计活动进行形式化表达，实现设计活动表达的规范化；

V＝(N，D，C，Ev)                                           (1)

这里N代表设计活动的名称，D是设计活动的详细信息，C代表设计活动的特征，主要包括完成该设计活动所需的时间、成本以及资源需求，Ev是当设计活动完成后对完成情况的评价；