本發(fā)明涉及任務關(guān)聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計和工藝任務的關(guān)聯(lián)方法。

背景技術(shù)：

在產(chǎn)品的研制過程中，一般都是前期設計者進行產(chǎn)品設計，后期生產(chǎn)部門按照設計者的設計要求進行產(chǎn)品生成。目前，在復雜產(chǎn)品的研制過程中，容易出現(xiàn)設計過程和生產(chǎn)過程相互割裂的問題，往往會造成設計與生產(chǎn)部門的多次返工和協(xié)調(diào)，極大地造成了生產(chǎn)周期的增長、生產(chǎn)效率的降低和生產(chǎn)成本的提高。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少返工次數(shù)、提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，一般選擇指派工藝工程師在設計前期就開始介入，與設計師共同參與設計。設計師將設計過程按照不同的成熟度進行分類，隨著成熟度加深，結(jié)構(gòu)設計的信息更加完善，在結(jié)構(gòu)設計成熟度早期，工藝工程師會與結(jié)構(gòu)設計師一同審查所設計的結(jié)構(gòu)，并提出工藝性問題，完善改進所設計的結(jié)構(gòu)。然而，隨著設計任務增多，且設計部門與工藝部門多為相互分離的兩個部門，在人員協(xié)調(diào)、溝通上往往存在效率低下的問題，設計與工藝知識單純的依靠不同角色的人員進行集中審查，很難有效的推進研發(fā)過程。

在設計制造一體化的背景下，在設計過程中計算機能輔助設計師完成工藝知識的關(guān)聯(lián)、推送，成為一種有效輔助設計的方法，而完成設計與工藝過程的任務關(guān)聯(lián)確定是高效設計的基礎(chǔ)。計算機輔助設計師完成工藝知識的關(guān)聯(lián)和推送的基礎(chǔ)是采用一種面向機器識別的設計與工藝任務相互關(guān)聯(lián)的方法，通過結(jié)構(gòu)矩陣的數(shù)學方法，將設計與制造任務進行關(guān)聯(lián)性分析，并且按照任務的層級進行分解，采用多層結(jié)構(gòu)矩陣確定不同粒度下的關(guān)聯(lián)性，完成設計任務與工藝知識的有效關(guān)聯(lián)，減少設計過程中存在的工藝性問題。

因此，需要提供一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的任務關(guān)聯(lián)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計、工藝任務關(guān)聯(lián)方法，解決復雜產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設計階段與工藝過程的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定，且該關(guān)聯(lián)可以被機器識別的問題，是未來的知識關(guān)聯(lián)和推送的基礎(chǔ)。在多品種、小批量定制的需求牽引下，采用設計制造一體化的研發(fā)模式可以快速響應客戶需求，現(xiàn)在往往采用工藝人員在設計階段早期與設計師共同研討的方式進行結(jié)構(gòu)設計與工藝審查，力求設計師完成的產(chǎn)品能滿足工藝性要求，但因為實際設計部門與工藝部門的割裂狀態(tài)，在人員協(xié)調(diào)上并不能實現(xiàn)實時響應，往往會拖延設計進度。所以，在設計師進行工藝設計時，計算機自動進行工藝要求的關(guān)聯(lián)、提醒，將提高設計效率，而采用一種能讓計算機識別的關(guān)聯(lián)方法是進行輔助設計的前提。

為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計和工藝任務的關(guān)聯(lián)方法，該關(guān)聯(lián)方法包括以下步驟：

S1：進行設計過程的成熟度劃分；

S2：將工藝過程進行任務分解；

S3：構(gòu)建設計和工藝任務的結(jié)構(gòu)矩陣；

S4：確定任務關(guān)聯(lián)矩陣元素。

優(yōu)選地，步驟“S1：設計過程成熟度劃分”中，將復雜產(chǎn)品設計過程按照設計模型的成熟度劃分為第一級至第五級共五級設計過程，其中第一級設計過程D1為設計總體方案；第二級設計過程D2為設計整體結(jié)構(gòu)骨架；第三級設計過程D3為分析校核性能；第四級設計過程D4為設計結(jié)構(gòu)最終方案；第五級設計過程D5為確定最終設計參數(shù)。

進一步優(yōu)選地，第一級設計過程D1用于完成整體布局模型，布局內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間和確定各主要部件接口關(guān)系；

第二級設計過程D2用于設計主結(jié)構(gòu)及其對接部件，確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)各部件、設備及對接部位的初步裝配方案；

第三級設計過程D3用于分析設計結(jié)構(gòu)的載荷，分析計算結(jié)構(gòu)強度；

第四級設計過程D4用于完成最終的幾何模型，確定部件和設備連接方案，進行最終強度校驗與動力學仿真分析；

第五級設計過程D5包括標注各設計零部件，確定具體使用材料型號，確定三維總裝方案模型和標準零部件型號。

優(yōu)選地，步驟“S2：將工藝過程進行任務分解”中將工藝過程進行任務分解得到以下工藝任務：第一工藝任務M1為選購原材料及標準件；第二工藝任務M2為確定工藝方法及路線；第三工藝任務M3為設計工裝夾具；第四工藝任務M4為確定裝配方案；第五工藝任務M5為設計測量方案；第六工藝任務M6為設計質(zhì)量檢測方案。

進一步優(yōu)選地，第一工藝任務M1用于選擇和購買板材、管材和棒材，進行新材料的工藝技術(shù)攻關(guān)和選購標準件測試機；

第二工藝任務M2用于選擇加工工藝方法，選擇鍛造、鑄造和注塑焊接工藝方法，制定工藝路線，選擇刀具和確定參數(shù)；

第三工藝任務M3用于根據(jù)制定的工藝路線和所加工的零部件幾何尺寸，設計工裝、夾具；

第四工藝任務M4用于設計裝配順序和定位方案；

第五工藝任務M5用于設計加工、裝配過程中的測量方案，保證加工產(chǎn)品滿足設計要求；

第六工藝任務M6用于完成裝配后整機產(chǎn)品的質(zhì)量檢測。

優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)矩陣為m行m列二維矩陣A_i,j，矩陣的行代表p個設計過程和q個工藝任務，矩陣的列代表與矩陣的行一一對應的p個設計過程和q個工藝任務，其中，m、i、j、p、q為自然數(shù)且m＝p+q，0＜i、j≤m。

進一步優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)矩陣中元素a_i,j為用來表示第i行代表的設計過程/工藝任務與第j列代表的設計過程/工藝任務的關(guān)聯(lián)度的數(shù)值，其中i≠j。

若i＝j，則結(jié)構(gòu)矩陣中元素為空。

進一步優(yōu)選地，關(guān)聯(lián)度的數(shù)值由設計師和工藝師根據(jù)實際情況確定。

進一步優(yōu)選地，對于工藝任務存在先后順序的產(chǎn)品研制過程：

若i＞j，結(jié)構(gòu)矩陣中元素a_i,j表示數(shù)據(jù)、信息或知識由前一任務向后一任務傳遞；

若i＜j，結(jié)構(gòu)矩陣中元素a_i,j表示數(shù)據(jù)、信息或知識由后一任務向前一任務傳遞。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明中一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計和工藝任務的關(guān)聯(lián)方法，針對復雜產(chǎn)品研發(fā)過程中設計任務與工藝任務關(guān)聯(lián)關(guān)系模糊，不適合計算機識別的狀況，采用一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的表征方式，完成設計任務與工藝任務的關(guān)聯(lián)。將設計過程按照結(jié)構(gòu)模型成熟度的角度進行詳細分解，將制造過程按照工藝任務進行分解，整個過程涉及的任務邊界清晰、內(nèi)容明確；通過結(jié)構(gòu)矩陣的表征形式，簡潔、直觀、可視化程度較高的表述出產(chǎn)品或者復雜系統(tǒng)研發(fā)過程中，設計任務與工藝任務的關(guān)系，且該形式可以被計算機識別、理解，為進一步在設計過程中推送工藝知識奠定基礎(chǔ)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計和工藝任務的關(guān)聯(lián)方法的步驟圖。

圖2示出設計和工藝任務的結(jié)構(gòu)矩陣示意圖。

圖3示出一種復雜產(chǎn)品的設計和工藝任務的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)矩陣示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計、工藝任務關(guān)聯(lián)方法，解決復雜產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設計階段與工藝過程的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定，且該關(guān)聯(lián)可以被機器識別的問題，是未來的知識關(guān)聯(lián)和推送的基礎(chǔ)。在多品種、小批量定制的需求牽引下，采用設計制造一體化的研發(fā)模式可以快速響應客戶需求，現(xiàn)在往往采用工藝人員在設計階段早期與設計師共同研討的方式進行結(jié)構(gòu)設計與工藝審查，力求設計師完成的產(chǎn)品能滿足工藝性要求，但因為實際設計部門與工藝部門的割裂狀態(tài)，在人員協(xié)調(diào)上并不能實現(xiàn)實時響應，往往會拖延設計進度。所以，在設計師進行工藝設計時，計算機自動進行工藝要求的關(guān)聯(lián)、提醒，將提高設計效率，而采用一種能讓計算機識別的關(guān)聯(lián)方法是進行輔助設計的前提。

如圖1所示，本發(fā)明中，一種基于結(jié)構(gòu)矩陣的設計和工藝任務的關(guān)聯(lián)方法，該關(guān)聯(lián)方法包括以下步驟：

S1：進行設計過程的成熟度劃分；

S2：將工藝過程進行任務分解；

S3：構(gòu)建設計和工藝任務的結(jié)構(gòu)矩陣；

S4：確定任務關(guān)聯(lián)矩陣元素。

具體過程如下：

第一步劃分設計成熟度并確定設計內(nèi)容

將設計過程分為五級成熟度，第一級為總體方案設計D1：完成整體布局模型，內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間布局，各主要部件接口關(guān)系確定；第二級為整體結(jié)構(gòu)骨架設計D2，完成主結(jié)構(gòu)及其對接部件設計，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)各部件、設備及對接部位初步裝配方案；第三級為性能分析校核D3，完成設計結(jié)構(gòu)的載荷分析，結(jié)構(gòu)強度分析計算；第四級為結(jié)構(gòu)最終方案設計D4，完成最終的幾何模型，確定部件、設備連接方案，并完成最終強度校驗與動力學仿真分析；第五級為最終設計參數(shù)確定D5，包括各設計零部件標注，確定具體使用材料型號，三維總裝方案模型，標準零部件型號確定。

第二步分解工藝任務并確定任務內(nèi)容

將制造過程涉及的工藝任務分為：原材料及標準件選購M1：完成板材、管材、棒材等常規(guī)材料的選擇和購買，以及新材料的工藝技術(shù)攻關(guān)，標準件測試機選購；工藝方法及路線確定M2：選擇加工工藝方法如車、銑、刨、磨等機加方法，鍛造、鑄造、注塑焊接等工藝方法，并制定工藝路線和刀具選擇、參數(shù)確定；工裝夾具設計M3：根據(jù)制定的工藝路線和所加工的零部件幾何尺寸，設計工裝、夾具；裝配方案確定M4：設計裝配順序、定位方案等；測量方案設計M5：設計加工、裝配過程中測量方案，保證加工產(chǎn)品滿足設計要求；質(zhì)量檢測方案M6：完成裝配后整機產(chǎn)品的質(zhì)量檢測，是否滿足使用要求。

第三步構(gòu)建設計、工藝任務結(jié)構(gòu)矩陣

結(jié)構(gòu)矩陣為m行m列二維矩陣A_i,j，矩陣的行代表p個設計過程和q個工藝任務，矩陣的列代表與矩陣的行一一對應的p個設計過程和q個工藝任務，其中，m、i、j、p、q為自然數(shù)且m＝p+q，0＜i、j≤m。

若i≠j，結(jié)構(gòu)矩陣中元素a_i,j為用來表示第i行代表的設計過程/工藝任務與第j列代表的設計過程/工藝任務的關(guān)聯(lián)度的數(shù)值；若i＝j，則結(jié)構(gòu)矩陣中元素為空。

對于工藝任務存在先后順序的產(chǎn)品研制過程：

若i＞j，結(jié)構(gòu)矩陣中元素a_i,j表示數(shù)據(jù)、信息或知識由前一任務向后一任務傳遞；

若i＜j，結(jié)構(gòu)矩陣中元素a_i,j表示數(shù)據(jù)、信息或知識由后一任務向前一任務傳遞。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明中第一步和第二步完成的設計過程成熟度劃分、工藝過程任務分解，完成設計、工藝任務關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)矩陣構(gòu)建。結(jié)構(gòu)矩陣是一個11行、11列的二維方陣表示，結(jié)構(gòu)矩陣的最上邊、最左邊和對角線上放置順序相同的設計、工藝任務。

應注意的是，本發(fā)明是以p＝5個設計過程和q＝6個工藝任務為例進行說明和舉例的，但并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。

第四步任務關(guān)聯(lián)矩陣元素確定

矩陣中除對角線外的其他元素表示設計、工藝任務之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，各個任務之間的耦合關(guān)系強弱需要專業(yè)的設計師和工藝師根據(jù)實際工作情況進行討論確定。按照耦合關(guān)系強度從若到前，可以用數(shù)值0-10來表示，數(shù)值越大耦合性越強，0表示兩個任務相互獨立，無耦合關(guān)系；10表示耦合關(guān)系極強。如，總體方案設計D1中主要部件接口關(guān)系確定將很大程度上決定裝配方案確定M4：裝配順序的確定，而確定裝配順序過程中裝配可行性的問題反饋影響部件接口關(guān)系的確定，所以分別在9行1列處的元素為6，在1行9列處的元素為4。

根據(jù)實際設計經(jīng)驗可以得到針對某復雜產(chǎn)品研發(fā)過程中的設計、工藝任務關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)矩陣如圖3所示。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。