[发明专利]一种多学科复杂产品的概念设计分析方法

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1.一种多学科复杂产品的概念设计分析方法，其特征在于，包含以下步骤：

基于量化矩阵进行需求分析的步骤：由用户需求驱动，将用户需求映射到系统需求，然后将系统需求关系进行量化，建立关系矩阵，进行分析；

基于功能知识库进行功能分解的步骤：基于功能知识库的功能分解法，根据复杂产品多学科多领域的特点，首先要对系统功能进行模块划分，然后根据功能知识库进行匹配分解；

基于接口匹配进行功能结构映射的步骤：通过分析和检索将功能映射到结构，得到系统结构，对分析步骤和检索项进行细化，然后对映射结果进行独立性分析；

基于设计结构矩阵进行结构重组的步骤：基于设计结构矩阵对产品结构进行聚类操作，降低结构间的耦合度；

设计结果SysML模型描述步骤：将各流程的产出物结合SysML建模方法，进行描述；

其中，所述的基于量化矩阵的需求分析步骤为：

根据产品属性，由技术人员建立本类产品的标准化需求描述库；

建立用户需求向系统需求的映射矩阵，应用质量功能展开的思想，将用户需求映射到系统需求中；同时扩展对需求关系的描述，对系统需求关系进行分析，对跟踪，继承，改善，满足这四种关系进行量化从而确定系统需求；

将得到的系统需求进行属性分析，分为功能性需求和非功能性需求，进行系统功能及产品约束；所述的功能性需求是描述系统功能的需求类型，所述的非功能性需求是其他类型的需求；

所述的基于功能知识库的功能分解步骤为：

将系统总功能按学科领域特点分解为各分系统的总功能，通过各分系统输入输出流变化来定义分系统总功能；

不同领域设计人员依照以下原则对各自分系统块进行功能分解：首先根据流的值类型变化进行分解，将值类型的变化定义为第一层功能分解的结果；然后将上一层分解得到的子功能，根据值变化，值空间变化，导数变化再次进行功能分解，形成下一层次的功能；

建立功能效应知识库，定义不需要再次分解的原子功能，以及该功能依据的物理和化学效应，和该效应导致的输入输出流变化类型；将上一步分析的结果通过匹配可以支持该变化的效应，进而分解到原子功能；而对于不能通过效应匹配到合适的原子功能的子功能，通过穷举法，根据输入输出流的变化类型对全部原子功能进行检索匹配，如不能找到，则根据专家意见，重新定义原子功能，并加入知识库中；从而得到完整的层次化的功能模型；

所述的基于接口匹配的功能结构映射步骤为：

建立本领域内功能-结构知识库，知识库中包含以下内容：功能-结构的直接映射关系，包含上一步定义的原子功能与支持该功能结构；功能-行为-结构映射，将较为复杂的原子功能，通过行为层的方式，进行细化，进而映射到结构中；

上一步分解得到的子功能，映射到原知识库中的原子功能的，按照功能-结构知识库的内容，映射到结构上，而对于无法映射的，需要分析该支持该功能的行为，进而映射到具体结构上；

完成功能-结构映射后，对映射结果进行评价，将功能-结构映射矩阵对功能结构间的关系进行分析，通过行列式的变换来判断该矩阵是独立矩阵、解耦矩阵还是耦合矩阵，若为耦合矩阵，对结构进行再一次映射；

所述的基于设计结构矩阵的结构重组步骤为：按照上一步形成的功能层次化结构进行反向重组，既将同一功能模块下的结构重组为一个结构模块，由底向上建立完整的结构模块；

所述的设计结果SysML模型描述步骤为：

将得到的系统需求及需求关系，通过需求图的方式进行表达，并建立用例图，通过黑盒分析来定义涉众，明确系统边界；

将得到功能模型通过活动图的形式进行表达，确定不同功能间的串行、并行、输入输出逻辑关系，同时，以模块定义图的方式，表达活动间的层次关系；

将结构重组完成后，用包图来描述各结构模块间的层次关系，使用模块定义图及内部模块图来描述各结构及约束间的关系，最后将得到的结构分配到活动图中，建立白盒的功能描述。