[发明专利]机械装置PFAM结构化分解方法

说明书

技术领域

本发明属于机械装置分解方法技术领域，尤其涉及一种机械装置PFAM结构化分解方法。

背景技术

传统的机械产品常用的分解方法有三种，基于结构的分解CCP(Components-Component-Parts，CCP)、基于功能的分解FBS(Function-Behavior-Structure,FBS)、基于工艺的分解CSP(Components-Suite-Parts，CSP)。CCP分解方法侧重于产品结构间关系的分析，缺乏对产品加工与装配过程以及运行过程中功能，工艺与动作的分析与描述；CCP分解方法侧重于产品功能与结构关联分析，缺乏对产品运行过程中在复杂工况与多变载荷下，运动单元之间动作分解与耦合关系的分析；CSP分解方法侧重于以工艺为核心的生产过程产品分析，缺乏对产品在使用过程中工况、载荷、功能与故障的系统分析。三种分解方法虽然目标和出发点不同，但都是以产品结构(或零部件)体系为基础的分解方式，面对的是静态对象。现有的三种方法不能够很好的解决目前复杂机械产品在工况多变、载荷多变、故障模式繁多并且需要考虑动态过程载荷和功能失效状况下的工程问题。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决以上问题，本发明提出了一种机械装置PFAM结构化分解方法，以期解决目前复杂机械产品在工况多变、载荷多变、故障模式繁多并且需要考虑动态过程载荷和功能失效状况下的工程问题。

本发明的技术方案是：一种机械装置PFAM结构化分解方法，包括以下步骤：

A、根据机械装置在使用周期内的不同工作信息状态建立零件谱、工况谱、载荷谱、功能谱和故障谱五个分谱，共同组成机械装置的系统结构谱系；

B、根据步骤A中建立的五个分谱，确定各个分谱中各个元素的功能，建立零件谱功能矩阵、工况谱功能矩阵、载荷谱功能矩阵、功能谱功能矩阵和故障谱功能矩阵五个功能矩阵，实现谱系-功能映射；并以功能谱功能矩阵为中心，建立功能结构柱，确定各分谱之间的关系；

C、根据步骤B中建立的五个功能矩阵，确定各个元素功能与动作的对应关系，实现功能-动作映射，建立各分谱的动作结构体系；

D、根据步骤C中各分谱的动作结构体系，将各分谱中各个元素的动作分解为微元，实现动作-微元映射，完成机械装置的PFAM结构化分解。

进一步地，所述步骤B中确定各个分谱中各个元素的功能，具体为：确定各个分谱中各个元素的功能，针对每个元素的功能采用由总到到分、由上到下的方式进行逐层分解，并采用设计结构矩阵方法确定分解后各功能之间的关系。

进一步地，所述设计结构矩阵方法具体为：

S11、设定N阶方阵形式的设计结构矩阵，建立元素关系；

S12、对步骤S11中的矩阵元素进行变换，并进行排序计算，得到平滑的信息流向；

S13、对矩阵中对应元素进行识别和分块处理，使矩阵中的耦合信息集中在块内元素之间。

进一步地，所述设计结构矩阵族方法具体为：

S21、对分谱进行分析，建立树状结构体系；

S22、根据步骤S21中树状结构体系的层次结构建立设计结构矩阵，使同层次的元素构成一个矩阵，每一个层次的矩阵对应上一层次中的一个元素；

S23、采用DSM计算方法对步骤S22中矩阵进行处理，组成系统的矩阵族结构。

进一步地，所述领域映射矩阵方法具体为：

S31、设定步骤S2中设计结构矩阵的大小为S，矩阵第i行元素与第j行元素的联系权重为d_i,j，矩阵中N个聚类依次记为CL₁,CL₂,...,CL_N，任意一个聚类CL_i的第一个聚类元素位置编号为m_i，最后一个聚类元素位置编号为n_i，

其中，1≤i≤S，1≤j≤S，i＝j，d_i,j＝0；

S32、计算聚类CL_i的的大小，表示为：

S_i＝n_i-m_i，

其中，1≤m_i≤n_i≤S；

S33、计算聚类CL_i的聚类内部联系信息流量，表示为：

S34、根据步骤S33中的计算矩阵总体的聚类内部联系信息流量，表示为：