4.2 模块划分方法在线视频

那么下面我们看一下模块划分的

第3种方法

叫做既有模块指示矩阵的方法

那么这种模块划分方法实际上也

是一种定性的方法

它可以对前面定量化分的结果

我们进行一些判断

判断这个模块它是不是独立

根据模块独立性进行判断

或者说我们可以根据这些原则来

去找出一些通过定性的办法或者

是经验规则的办法

来得到一些模块

那么基于模块功能配置的基本原则

配置规则有哪些呢

我们这里面可以总结为有

以下几个方面了

这几个方面我们可以构成一个

模块的指示矩阵

比如说一个继承性原则

那么一个子功能的载体有可能被

下一代产品利用时

那么子功能应该做一个独立的模块

那么技术革新的原则

比如在产品生命周期当中

一个子功能实现技术有可能革新时

那么这个子功能应当

做一个独立的模块

那么如果我们计划去改变

这个子功能

应该也是做一个独立期模块

还有我们考虑一些技术参数

有可能去变的

那么这个子功能

应该是不是要做一个独立模块

还有一些考虑外观样式容易受到

用户的影响

或者是需要去个性化去

定制的情况下

我们可以把外关子功能

比如说作为一个独立的模块

还有考虑一些通用单元

比如说在所有产品当中有

相同载体的功能

即所谓的通用单元

那么通用单元应该做一个独立模块

还有的这些子功能

它是有独特的工艺

这些因素我们也可以应该把它

考虑成单独的模块来进行完成

比如说有一些专门的技术

还有一些典型的装配

还有一些需要特殊的制造设备

比如说这里面筑建

我们可以把它做一个

单独的模块来对待

那么还需要有那些子功能需要做

单独实验的

这时候我们应该

尽量把它做一个模块

还有包括独立流通的

而且方便维修服务的

还有方便升级的

还有方便回收的等等一些

这里面我们可以分别去考虑

那么子功能

它是否是应该做一个独立模块

那么对这些独立模块的

我们可以列出这么一个矩阵出来

比如说对这个矩阵的行是表示

它的独立的条件

比如说这里面刚才说的是独立的

12个条件

那么列就是表示它的不同的子功能

比如说子功能一 子功能二

我们对每个子功能

按照这12个原则进行判断

判断他是不是应该做一个独立模块

最后这些原则我们也可以把它

进行定量化

进行加权求和

找出对每一个子功能

是不是应该作为一个

独立模块对他得到定量

的一些判断

下面我们看一下模块划分的一些

算法及其相关的一些实验技术

由于这产品比较复杂

它的产品尤其是产品进行功能分解

分解成单元数量可能非常庞大

也非常多

那么这时候我们在进行

模块划分的时候

单纯的靠定性或者

是手工的计算的话

划分的效率就比较低

所以我们要

研究相应的一些实现的算法

那么一般出来我们模块划分

我们主要按照以下的步骤来进行的

首先我们对产品进行分析

那么确定模块的适用范围

比如说我们是一个系列产品多

那么这个产品

系列里面包括哪些产品

那么每个产品它的需求的

数量有多少

需求的程度有多大等等

把这些属性把它确定下来

然后我们在对

产品组当中的每一个产品

对它进行功能分析

确定它的基本的功能元

包括它的工程的名称

重要程度

它的成本等属性

以及这些基本功能元之间的

相关程度

我们可以利用功能系统图这种

工具来进行分析了

我们得到每一个产品它的一个

功能的系统图

那么第3步我们进行

功能的需求分析

那么确定这些功能

在各个产品中的需求

及其所求主要针对一个

系列产品来进行的

我们可以利用典型的工具

比如说用形态学矩阵法

来进行研究这个产品

各种产品它的需求的各个功能

在各个产品当中

它的需求的一个程度

那么第4步我们可以建立一个

定量的数学模型

比如说按照前面我们得到的相关度

我们可以确定相关度

在温度趋近的基础上

我们利用相关度的计算的公式

我们可以确定我们会划分它的

目标函数

包括一些约束条件

包括一些约束条件

比如说设定它的变量的范围等等

我们可以建立定量的一个数学模型

也就是说把模块划分问题

转化成一个优化算法的问题

那么第5部分可以选择优化算法

来求解数学模型

比如说我们要确定可能的模块数目

利用一定的优化算法

可以把功能元聚合成模块

比如说我们利用切面的模块矩阵

可以利用矩裂分析

这都是一些典型的一类方法

还有一些优化算法

比如说像遗传算法

算法等等一些智能优化算法

比较适合于采用用到这种模块

划分的这种数学模型的求解当中

最后我们对模块划分的结果进行

分析和评价

进行解释和再划分

比如说我们判断结果是不是合理

根据一些经验规则

比如说前面说的模块知识矩阵

或者说模块功能独立的这些一些

经验规则

我们来看看判断划分的结果

是不是合理

来考虑对模块划分的结果进行

一些修正

那么模块化划分问题

它的数学模型的实质

实际上我们可以用这种图来进行表示

比如说实际上是它的一个图的划分

它的速销的本质可以用一个图的划分

那么它的划分的算法

而这里面比较常用的计算机里面

的一些具体分析的方法

可以用这种具体算法来进行实现

比如说面向产品多的模块划分

我们要有些一系列产品

每个产品里面都有各种功能单元

每个功能单元之间都有相互关系

那么我们要面向产品多去划分的话

不仅要考虑产品之间的

几个相关功能元之间相关程度

还要考虑这个产品的功能元

划分的模块

在各个产品里边它的通用程度

最后我们来得到一个合理的模块

划分的结果

那么下面我们看一下基因遗传算法

进行模块划分它的一个比较

典型的一种实现方式

那么首先它是要得到一个产品的

功能元之间的相关度矩阵

这个数字我们要得到矩阵

是一个复合矩阵了

那么在矩阵的基础上

我们要对模块划分的速销模型

进行要采用遗传算法来做的话

需要对它进行进行一些编码

比如说所谓的编码就是说

我们用那么目标函数我们这里面就是

指的把相关度划分

比如说我们用的高矩列的原则

这些零部件功能元之间

如果我们把它划分到同一个模块内

那么它的相关程度应该是最高的

那么把这些划分到同一个模块

之间的功能元

它血管中把它求和加起来

让矩列向目标函数让他最大

那么同时我们考虑模块

它怎么去用遗传算法来进行来

表示对应的染色体

我们可以利用

假设这里面举了一个例子

比如说这里面有10个零件的话

我们把每个零件做一个设计变量

那么每个设计变量它的取值

我们属于某一个模块

我们就把他的取值就取得某个

模块的数量

某个模块的序号

比如说里面我们假设有4个模块

注意模块4的话

那么我们在C4变量里面它就

等于4

所以这里面我们可以看出来

用这种方法来划分模块的话

我们首先要确定这个模块划分的

数量是多少

那么通常的原则

我们的模块划分数量是按照这个

模块的零部件的数量

或者是功能元的数量

那么取开方我们来取整

作为一个模块划分的数量

我们要确定的数量的情况下

我们进行模块划分

那么最后我们可以得到模块划分

的结果

那么划分的结果与我们前面说的

不同的相关程度之间

在求和相关度矩阵的话

在这之间的权重系数有关系

所以我们可以面向不同的平方函数

不同的权重

我们得到不同的模块划分结果

这里面实际上面向产品生命周期

各种需要的

我们可以得到一个模块划分的

结果了

那么下面举了一个例子

比如说冲击段的它的模块划分

是利用这种划分方法一个比较

典型的例子了

那么除了我们用遗传算法之外

我们也可以利用计算机里面

比较常见的这种矩列算法来实现

这个模块划分

这个划分我们在可以在map里面

进行软件里面进行编程和实现

它有相应的一些具体算法可以

直接来用

那么它每一个矩列的结果相当于

就对应的一个模块

那么每个模块里面它的包括哪些

零部件或者包括哪些功能单元

我可以在划分的结果里面

把它显示出来

那么这种划分方法

它的目标函数是怎么来定义的

这个模块函数的定义

它与前面的方法不同的指数

它就是既要考虑模块之间的

相关程度最小

又要考虑模块内部的它的

相关程度最大

那么把这两个加起来作为一个

目标函数

那么利用这种方法

它所的划分模块的时候

就不需要事先确定知道这个模块

的数量是多少

它可以通过模块划分运行

就可以确定最佳的模块数量

同时可以得到模块划分的结果

就说每个模块里面应该包括哪些

零部件

就可以直接可以用这种公式可以

得到出来

那么还有其他的划分方案

比如说基于信息理论的这些模块

划分方法

这里面就不详细去介绍了

下面我们介绍一种基于超图理论

的模块划分方法

这里面这种划分方法主要是面向

产品图的这种模块划分方法

它的前提条件是要以知道产品的变形

产品的功能元的集合

给定个产品

对各工能源的需求矩阵

那么他的问题就是说如何设立

这样一种模块

在满足产品需求的情况下

使功能元它的容易程度最小

也就是说它的损失函数的值最小

或者说构成最终产品变形的

功能元的等成本最小

那么这里这里面我们可以利用这种

利用超图理论来解释这种

模块划分的面向产品度的这种

模块划分的它的模型

我们可以定义它的目标函数

可以变例它的约束条件

那么最终我们可以利用一定的

优化算法来求解这种数学模型

我们可以得到一些模块划分的结果

这种模块划分它的数学模型

它需要已知的条件

我们这里面有产品的功能元的

需求矩阵

这是一致的

功能元之间的相关度

这个是已知条件

那么最终的结果要得到什么

要得到两个矩阵

比如说产品功能元之间的

关联矩阵

模块功能元就是每个模块包括

哪些功能元

还有产品

每个产品包括哪些模块

要把这两个矩阵把它求解出来

所以这两个设计变量是需要XY

两个变量是需要求解出来的

那么这种求解办法

我们可以利用一些多求和优化的

方法来进行求解

可以利用分解协调办法

把总的目标函数划分成

一个一个子问题

进行单模块的识别方法

可以利用数学规划法进行求解

比如遗传算法或者模拟退火算法

进行求解

可以把模块划分问题转化成多个

模型的数学优化模型的一个求解问题

下面就是些划分的一些实力了

比如说我们输入一些

产品的功能元的需求矩阵的数据

我们可以得到一个计算的结果

比如说产品功能元他之间的关联矩阵

可以得到模块关联度矩阵

最后我们可以得到模块划分的

一个结果

目标函数计算的一些结果

可以得到它的

比如说划分成各个模块之后

它的功能元的容易程度

在这些模块来满足不同产品需求的话

它的容易程度让他最小就可以

得到一个模块划分的最佳的结果

下面我们来看一个模块划分的它

的具体的案例

那么划分过程也是这样的

我们也是首先对用户需求进行分析

我们确定它的一个它的功能部件

或者是它的功能元

然后我们对功能部件之间的确定

它的相关度矩阵

根据相关度矩阵我们进行模块划分

那么我们根据划分的结果

我们得到这些模块对这个模块它

的接口进行规划

对产品的模块组成的产品

它的结构形式进行规划

比如说可以利用开放式架构产品

这种概念

我们来建立产品的它的一个

布局的结构

那么最后我可以对产品的划分的结果

对它这个产品结构

它的适应性多一些

效率如何

我们做一些多一些评价

那么首先我们要进行一些市场

调查和需求分析

比如说以打孔装订机为例

它作为一个办公工具

特别在银行用的比较多

多一些票据的装订

那么作为产品的设计者

针对消费者的逐渐提高的这种

要求

需要对产品进行改进或者是全新设计

使产品的进一步完善或者整合

比如说这种打孔装订机

他就经历了手动到半自动到全自动

这么一个发展的过程

有全自动的打孔装订机

它是功能最完整的

最全面的

还有半自动到自动加手动相结合的

还有是仅仅进行打孔功能的

没有装订功能的

这种单一功能的

这什么这种装订机

但这种几种产品之间都是独立设计

独立发展的

那么它的之间有哪些共性的功能

或者哪些共性的结构

我们如何对这么一系列产品进行

模块划分

我们首先要分析的话

这些产品自己之间它的共性的

功能是什么

它主要是用于银行或者电信行业

的文件档案的装订

可以利用热毛管的办法进行进行

比较后的这些票据的一个装订

那么我们要确定它的一个总功能

比如说全自动打孔机

它的打孔

装订机它的等的功能

我们根据收入和物质流

能量流

信息流

我们可以确定他得等功能

比如说它的输入功能输入需要什么

需要有电源

要输入能量

它的新物质流是什么

需要有装订管或者是有待装订的

一个材料

那么还有一些操作信号

比如说它的启动信号等等

作为打孔装订机它的输入

那么输入输出的话

它里面比如说他会

通过加热这里面热有些损耗要散热

那么还有它的最主要的功能是输出

我们装订成册的一个材料

那么还有其他的信号的指示

这些信号做一个输出

那么根据这样一个总功能

我们可以按照他的物质流

能量流

信息流分别去展开

看它的一些分功能

比如说我们对每一个输入流

我们建立这样的功能链

比如说这里面电能的输入

我们看一下它经过了哪些部分

比如说经过哪些电机或者经过

哪些传动

我们看他实验了哪些个有哪些分布

子功能

比如说我们未装订的材料

在装订的材料里面

我们经过了精量

经过了哪些功能

经过了在装订的材料

经过分组材料

还有把材料进行定位

还有对他进行切削打孔

那么这是最后把它装订完成

还要经过装订管

装订管里面要一个连续的装订管

这里面要首先把它定位

要存储装订管

然后要被他移动装订管

最后要定位长确定它的长度

根据装订材料的厚度

我们来确定它长度

要把它进行切段

切断之后

把管与插入到已经打孔的材料的

在装订材料里面达到装订孔当中

最后两个进行热玛进入

这样我们得到进行加热

两端进行加热

我们最后得到装订完成的材料

这是他的整个的一个物质流和

能量流的这么一个过程

那么我们可以同样圆道理

我们可以建立一个单打孔机的

单打孔这种装订机它的一个一个

功能结构

这个功能相对出来比较简单了

除了打孔靠自动视线之外

其他的功能切管功能或者放管控

主要靠手工来进行实验了

所以它的功能相对说来比较单一

那么我们同样可以建立在其他的

半自动打孔机它的一个功能结构

那么根据这三种产品之间它的

功能结构图

我们可以找出它的一些功能

共性功能出来

共性功能就是我们需要建立的它

的一个通用的模块

可以找出它的通用模块出来

我们可以得到一系列的一个产品

那么在这个产品的功能确定的基础上

我们来再考虑它的一些具体的

细节的一些参数

比如说我们得到产品的规不同的

规格型号

它适用于不同装订厚度

我们对它做一个系列化的设计

对它做一个系列化的设计

根据最大装订厚度

我们来确定打孔机它的一个主参数

来决定了机器的型号

那么这个参数也影响到选择电机

还有可能是一些机械零部件的

局部的改进

增强或者改选

这么里面

所以它里面是一个比较关键的参数

那么在以上的基础上

我们可以进一步进行产品平台的规划

我们把这些功能性的功能

比如说它的机械结构的功能

它的电控的功能

还有它的软件的功能等等

我们可以建立通用的产品平台

在这个产品平台的基础上

我们对各个零部件做一些详细设计

来标准化

它的一个零部件的功能

模块的接口

建立模块之间的接口

这样一来我们把这些通用功能

通用模块和专业模块把它分别

设计出来

最后我们根据特定的需求就可以

选择这些模块

来加上一些特定的模块

可以得到所不同所需的不同类型

的一个产品

比如说这里面我们可以对原有的

产品加一个对他的工作台

比如说做一个替换

我们可以做一个加宽的功能台

可以得到一个加宽工作台的这种

它的这么这种打孔的一个装订机

最后我们对模块划分进行一些

简单的一个总结

那么模块划分它实际上是模化

设计里面非常重要的一个环节了

那么我们在产品研发当中

我们继续解决的重点问题

包括反复重复设计

反复修改

这种设计效率低的问题

我们都可以通过这种建立通用模块

或者找出这种通用模块的办法

把这模块作为标准化的办法来

解决这些问题了

那么它的主要目标就是把共性的

模块研制与日常产品设计的不

一样分离

那么针对不同的用户需求

我们这些进行标准模块配置

然后我们再针对特定的用户的

个性化的需求

进行一些少量的专业化的设计

我们就可以构成所需要的产品

所以说我们这一章主要介绍模块划分

它的基本原则和一些实现的方法

那么具体在产品开发中

可以根据不同的产品特点

我们进行一些灵活的运用