[发明专利]一种考虑任意两两模块间关联关系的吊钩组模块划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及吊钩组技术领域，特别涉及一种考虑任意两两模块间关联关系的吊钩组模块划分方法。

背景技术

吊钩组是工程机械中常用的专业部件，其结构复杂紧凑、尺寸跨度大、零件数量多等特点导致设计过程用时长、效率低等问题凸显。对于不同的工程情况下所需要的吊钩组有不同的设计要求，企业如果不能遵循一种行之有效的设计方式便无法应对市场需求的变化。而为适应不断变化的市场需求，现代工程机械的设计方法普遍采用模块化的设计思路，将一个部件内部的各个零件进行聚类，划分出最优的模块组成，从而进行产品设计。

模块划分的优劣直接决定了吊钩组设计时间长短及效率的高低。现有对吊钩组而言的模块划分方法忽略了各个模块两两之间的耦合度，而且使用的范围无法一次性全部涵盖布尔矩阵、非布尔矩阵、对称矩阵及非对称矩阵四种情况。所以针对吊钩组提出一种新型的模块划分方法，有助于提高吊钩组设计效率，缩短吊钩组设计周期。

发明内容

本发明目的是，为了提高吊钩组设计效率，缩短吊钩组设计周期，本发明提出一种考虑任意两两模块间关联关系的吊钩组模块划分方法。

步骤1，首先确定吊钩组各零件，再根据零件间的联接关联性，功能关联性和物理关联性，分别对吊钩组零件进行联接、功能及物理的相关度分析；

步骤2，将相关度分析结果量化，建立吊钩组设计结构矩阵R表达零部件之间关联关系，利用矩阵的形式间接地表达复杂过程中变量间信息的依赖关系；

步骤3，然后运用FCM聚类算法对吊钩组设计结构矩阵R进行聚类，得到多种分类方案；

步骤4，针对步骤3中不同的分类方案，计算每个分类方案中的各模块内聚度及各模块两两间的耦合度；

步骤5，根据步骤4的计算结果，计算各个分类方案对应的平均内聚度和平均耦合度；

步骤6，利用各个方案对应的平均内聚度和平均耦合度计算出该方案的模块度；

步骤7，比较各个方案模块度大小，选取模块度最大的方案作为吊钩组模块划分的最优方案。

在步骤1中，为准确分析吊钩组零件间的关联性，需要将各个零件两两匹配在联接、功能及物理三个方面进行相关度分析；

在步骤2中，对步骤1中所得的各个零件中的相关度分析结果进行量化化处理，将处理结果构造成设计结构矩阵R，矩阵R可以是布尔矩阵、非布尔矩阵、对称矩阵、非对称矩阵，并通过矩阵的形式表达出各个零件之间的依赖关系；

在步骤3中，利用FCM聚类算法对吊钩组设计结构矩阵R进行聚类，得到多种分类方案，其聚类思想主要为如下优化问题：

设X＝{x1,x2,…,xn}∈RS为样本集，其中每个样本均有s个属性指标，即xi＝{xi1,xi2,…,xis}，现要样本划分为c类(2≤c≤n)。聚类问题可以描述为如下问题:

u_ij≥0 j＝1,2,…,n；i＝1,2,…,c

其中m＞1是模型系数，U＝uij是一个c×n的模糊划分矩阵，uij是第j个样本xj属于第i类的隶属度值，V＝[v1，v2，…，vc]是聚类中心向量。

FCM算法是一种软性的模糊划分，其思想是使得被划分到同一类的对象之间相似度最大，而不同一类之间的相似度最小，它的算法过程为：

(1)数据的初始化。设定聚类数c(1＜c＜n)和模糊指数m(1≤m＜+∞)；初始化各类中心V(0)；设置迭代停止阈值ε＞0；令迭代次数k＝0；

(2)用下式计算U(k+1)

(3)用下式计算V(k+1),并令迭代次数k＝k+1，

(4)重复(2)和(3)，如果满足终止条件||V^(k)-V^(k+1)||＜ε，k≥1，则算法停止并输出矩阵U和矩阵V。否则令k＝k+1，转向步骤1。

在得到输出结果以后，可以通过隶属度矩阵判断每个零件分别属于哪一类，进而得到产品模块的划分结果。

在步骤4中，针对步骤3中不同的分类方案，计算每个分类方案中的各模块内聚度及各模块两两间的耦合度，其计算思路如下：

假设产品有N个零件，共划分为M个模块，nk和mk分别是第k个模块中第一个零件和最后一个零件的序号，第i个零件DPi和第j个零件DPj的综合关联度为r(i,j)，则第k个模块的内聚度可用下式表示：