[发明专利]基于复杂网络边介数的模块划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械产品设计领域，具体涉及一种基于复杂网络边介数的模块划分方法。

背景技术

面向大批量定制和大批量定制的设计技术是建立在模块化基础上的。产品的模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块。通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，通过对不同模块的组合实现了以有限资源生产出尽可能多的产品品种。产品模块化是企业产品资源重用的基础，也是实现产品配置设计和变型设计的关键。产品模块化综合考虑了产品对象，把产品按照功能分解成不同用途和性能的模块，并使模块的接口(结合要素、形状和尺寸等)标准化，选择不同的模块可以迅速组成满足各种要求的产品。

模块化设计是大批量定制的一个关键使能技术。许多专家和学者对模块化设计进行了大量的研究，并取得了一定的成果，但是模块化设计的一些关键技术如模块划分等仍然没有得到完善解决。近年来，随着复杂网络理论研究的发展，其应用领域也越来越广。但主要集中在交通网、互联网、电力网等领域，在机械领域里的应用极少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于复杂网络边介数的模块划分方法，该模块划分方法对技术人员的设计经验依赖较低，且具有一定的通用性，并可以在一定程度上实现智能化，可以在较短的时间内实现对机械产品的模块划分。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

一种基于复杂网络边介数的模块划分方法，包括如下步骤：

(1)给出给定机械产品内部所有零部件相互之间的装配约束关系式；

(2)根据给定机械产品的零部件数及上述零部件间的装配约束关系建立装配关系网络；

(3)计算给定机械产品零部件的装配关系网络中各条边的边介数；

(4)去掉网络中边介数最大的边，将网络分成若干子网络；

(5)对各个子网络重复计算边介数和去掉网络中边介数最大的边的过程，直到分解的所有子网络符合设定的模块划分粒度为止，此时所得子网络即为划分出的功能模块；

(6)根据划分出的功能模块建立功能模块库，该功能模块库记录有各个功能模块所包含的零部件。

当步骤(3)对无权无向无环网络进行边介数搜索时，其过程如下：采用循环与邻接表的数据结构将网络的所有结点及其对应的邻接点按顺序依次存入邻接表，然后从网络中任选一条边依次搜索所有包含该边的任意两点间的最短路径，并记录该边的边介数，如此循环，直到网络中所有边的边介数都求出来为止。

本发明将复杂网络的有关理论应用到模块划分中，则可以很好地分析机械产品中零部件装配关系。如果用结点来表示机械产品中的零件或部件，以边来表示零件或部件之间的装配关系，因为零部件间的联接关系是相互的，且只考虑它们的联接关系，不考虑装配关系重要程度，这样就可以组成一个无权无向无环网络。计算出各边的边介数，则可以形象清晰地看到各联接关系的紧密和重要程度，边介数越大，说明它的联接重要度越大，逐步去掉边介数大的边，就可以将整个机械网络分成一个一个的小集团(即模块)。改变去掉边介数的程度，即可得到不同粒度的模块形式。这样就可以得到多种模块划分方案以供分析选择。

与现有技术相比，本发明能够在对企业某型成熟系列化机床销售数据和订单进行数据分析后，对未来产品的发展和客户的个性化需求进行了定位和预测。在此基础上，成功地实现了：1、按照功能、结构特点及加工装配等条件，进行了模块划分；2、通过自定义算法，合理地对模块间的接口进行了标准化；3、实现了模块的搜索以及变型设计技术下定制模块的快速生成；4、实现了模块在软件环境下的自动组合。通过模块化设计使得机床设计周期从3个月缩短到几个小时即可完成。

附图说明

图1为一种无权无向无环网络；

图2为边介数搜索流程图；

图3为基于复杂网络边介数集聚特性的模块划分框图；

图4为移除边11-24后所得的两个子网络W11、W24；

图5为移除边9-17后所得的两个子网络W9、W17；

图6为由图1所示网络划分的五个子模块(a、b、c、d、e)。

具体实施方式

下面对本发明一种基于复杂网络边介数的模块划分方法进行详细说明：