5.1模块化产品总体布局设计在线视频

同学们好

今天我们来学习文化产品设计

开发这门课程的第5讲

模块配置设计

本讲我们主要分成以下4个部分

首先来是介绍模块配置设计的

一个过程

然后我们来介绍模块化产品它的

一个整体的布局设计

再次我们介绍模块选择的一个

算法模块

综合的算法以及它的一些实现的

技术

最后我们介绍模块配置设计系统

它的实施一些典型的案例

我们首先来看一下什么是模块

配置设计

模块配置设计它的一个主要的

任务

也是模块设计产品设计它的一个

最终的目标

主要任务就是通过模块的选择和

综合来得到满足用户需求的这么

一个模块产品

通过模块产品设计来丰富和发展

的模块的体系

实际上模块配置设计它是在我们

前面所做的模块划分的基础上

进行模块选择和模块组合的这么

一个过程

它的整个的过程是这样的

它是首先要根据用户要求来输入

产品的一个设计要求

我们来查询一下这个产品库里面

他有没有相应的一些产品

有相应的产品可以直接用这个

相应产品就可以了

如果没有的话

我们根据设计要求来选择说满足

设计要求的一个布局方案

从产品布局库里面来选取产品的

一个布局方案

这个产品的布局方案

也或者说我们可以称作是产品的

平台

我们可以选择相应的产品平台

或者是选择相应的产品的架构

这个产品架构确定之后

我们或者产品的布局方案确定

之后

我们就可以知道

那么这个产品里面有哪些类型的

模块来构成的

我们就可以对其中的每一种类型

的模块进行选择

这样从产品的设计要求要所以要

转化成每一种类型模块的一个

设计要求

如果我们能够查到相应的模块

我们就可以进行模块综合模块的

组合

如果这里面没有能够选满足需要

的所需的模块

可以提出新的模块的设计要求

进行一些模块的创建

那么创建结果在加大的模块库

里面

再做进一步的进行模块的选择和

组合

模块组合的结果

我们得到满足用户需求的产品

之后

这个产品方案我们对它进行一些

分析和评价

比如说对它的一些竞争态性能

进行分析评价

对它的动力学性能进行评价

对它的成本或者是其他的一些

属性进行一些评价

我们来看一下它是不是满足用户

的要求

模块配置设计它的促销模型

也就是说它的实质可以基于组合

优化理论了

其实实际上是一个组合优化理论

比如我们可以建立相应的组合

优化的算法

来得到一个满足特定需求的所需

的产品

这里面产品的布局

方案

产品的配置或者产品的平台

可以有多种多样

每一种产品模块

它的模块的类型

模块的实力又有多种多样

所以说这里面它实际上是一个

组合的优化的问题

组合优化问题

它也有相应的一个典型的数学

模型

比如说我们可以用一些背包问题

可以把它映射为一个背包问题来

进行解决

我们比如说下面说的模块配置

我们对一个产品进行分解

分解成不同模块类型

每种模块类型又有不同的可选

模块

并在里面每种模块可选模块里面

我会选择进行组合

来得到不同的一个产品

到底哪一个产品是满足特定的

用户需求的

所以这里面需要有一个评价的

问题

对

有些模块设计里面

我们比如说广义模块设计里面

那么模块的结构

它是确定的

但是模块的尺寸和参数是不确定

的

所以说这里面还有一些广义的

模块

所谓的参数化的模块的过程

最后我们还要对系列的模块进行

一些参数驱动

来满足特定的产品的它的一个

尺寸的要求

所以说整个的过程是包括一个

模块划分的过程

然后进行模块的选择和组合过程

最后我们还要进行一些模块的

参数化的一个驱动

才能得到最终来满足用户需求的

这么一个产品

所以说广义模块设计过程

它实际上是一个模块组合过程

加上一个参数的驱动的过程

把这两个过程结合起来

就构成了一个广义模块设计它的

一个模块的配置设计的过程

下面我们来看一下模块的产品的

整体的布局设计

产品布局我们可以用一个邻接

矩阵或者是用一个图论进行表达

比如说这里面所谓的一个加工

中心的它的一个产品的布局

它这里面它的窗

参立柱

工作台之间的这么一个相互关系

我们可以用这么一个图

图B所示的一个图进行表示

也可以用图C所示的这么一个

矩阵来表示它俩之间的产品的

模块之间的一个连接关系

主要是各个模块之间的一个连接

关系

那么每一个模块之间有确定的

功能和确定的一个结构

但是每一个模块里边都有多种

可选的一个形式

集成模块的它的一个布局的一个

存储

我们要推出它的布局的方案的

名称

它的编号

它的适用条件

还有这种布局方案

它的组成的模块的系列

组成的模块表有哪些

可以用模块一模块

模块三

模块m来表示

还有最后我们可以用一个布局图

来表示

布局方案

他要是用哪些条件可以建立一个

模块产品布局的它的一个存储

结构

比较典型的产品布局

比如说像开放式架构产品布局

他就是基于产品平台的这种产品

布局

它有一个通用的平台

通用平台里面包括一些通用的

模块

除此之外

在通用平台的基础上还有一些

附加的模块

比如说它附加的一个结构

个性化的模块或者是专用化的

模块

或者是定制化的模块

那么这些模块之间

它与通用模块之间有一个公共的

接口

那么这个接口

它的接口规则

它的接口或者是它的连接的规范

它是一个公开的定义

就可以不解决

企业内部可以得到

而且企业外部也可以得到

所以说它有一些

比如说一些行业的标准

或者是一些国际标准化组织定义

的一些标准

可以多一个标准的一个接口

这样一来我们可以有一些主机厂

生产一些通用模块

还有一些特定的厂商生产一些

专用模块

构成这种开放式架构的产品的

布局方案

这么一个典型的例子

比如说我们像电动工具

这里面可以有一个主体平台结构

加上一些典型的专用模块

来构成这种产品的一个布局方案

这些布局方案之间的模块

它的接口实际上我们也可以进行

一些分类

比如说它有机械接口

有电机接口

还有一些机电接口数字之外

还有一些软件接口

比如说人机的环境的接口

所以这个模块布局里面出来要

表达这个模块之间的连接关系

之外

我们还要清楚这个模块资源它的

标准的接口有哪些

接口类型有哪些

下面我们看一下这个模块的选择

那么在模块选择之前

我们首先对产品的设计任务进行

分解

那么主要是在功能分析的同时

将等的设计要求或者设计参考

分解到相应的子功能

或者说模块的它的一个设计要求

那么由子功能来实现或者说给子

功能规定相应的设计参数

当等任务被分解后

可以得到一个分层的任务体系

比如说我们这个产品的总的设计

参数

比如说整机的一个设计参数

我们可以分解到各个模块的参数

那么每个模块的参数我们就可以

分解它各个的它的一个分模块的

一些参数

可以以此类推得到一个层次的

结构

那么在操作分解的基础上

我们下面问题就是说对每一个

层次它的模块

他的实力选择问题了

那么模块选择得话

我们主要是可以用下面一些属性

进行描述了

比如这里面模块的选择的时候

我们要依据它的一些定性的属性

比如说模块中的非数值的

只能用文字来表述的

这种参数

比如说它的基本结构

形式

还有一些定量参数

比如说模块中可以用数字来表达

的参数

比如说它的规格

尺寸等等

最后还有一些比如说这些模块

是不是可用

比如说它的定性的属性

完全相同或者定量属性

所以用户许可的这么一个区间内

的模块

可以用下面判别式进行一下衡量

分别我们用SD或者sd

sc来分别表示备选模块

或者是目标模块所对应的定性

属性

包括它的定性属性

我们可以得到这么一个判别

矩阵判别式来判断这个模块的

属性是不是满足用户的要求

那么模块选择问题实际上就是在

给定模块库的基础上

给定模块库它的某种模块的集合

比如说M它有包括M1

M2到MN这么一个模块的集合

那么需要检索的目标模块

比如说是假设是M0是所有模块

属性的机构也知道

那么共有S的元素

比如说那么其中定性的属性

我们用SC的集合来表示

或者定量的数项

我们用一个SD来表示

我们就问题在M中来寻找自由的

可用模块

或者说最佳的一个变性的基础

模块

或者是最相似的模块

我们来找出最接近用户需求所

需要的模块

所以说这是一个模块的选择问题

有时候也称作是一个模块的匹配

问题

这是整个模块选择它的一个算法

流程

就是说输入所需的目标模块它的

一个属性

我们进行模块的定性的数相匹配

而进行定量属性的一个精确匹配

如果匹配不到

我们来进行相应的一些处理

比如说是不是可以找到它的一个

相似的模块

对对接参数最接近的一些模块

然后进行一些模块的或者说进行

一些模块的参数的驱动

或者是进行一些模块的一个创建

最终来得到所需要的是模块

实际上模块产品里面布局里面它

有各种类型的模块

那么每一种类型的模块

他的一个选择和匹配的流程都

可以按照这个过程来进行

那么这是模块的它的一个存储

结构

那么每一个模块它都要分出这样

的一些名称

类型

定性属性

定量属性

最终可以建立这么一个一个列表

结构

我们在数据库当中或者说在数据

文件当中进行把它进行模块的他

的一个分组

来方便我们进行模块的一个检索

或者查询

下面是模块定性属性

它的一个检索的算法过程了

具体的步骤

这里面就不详细去去描述了

下面我们来看一下这个模块综合

那么什么是模块综合呢

那么模块综合它是选择具有不同

分功能的模块

评价其组合可能性或者合理性

进而组合成具有特定功能的产品

的过程

我们称作是模块综合

那么模块综合实际上是在前面的

模块选择的基础上来进行的

模块选择我们主要针对三个类型

的模块

它如何进行选择

如何进行参数的匹配

那么模块综合技术上

实际上就是把每一种类型模块它

的选择的结果

我们进行组合

来判断模块组合之间的它的

兼容性

所以说我们的综合它是产品的

功能链的一个组合的过程

那么模块组合综合的话

也需要它的前提条件也是需要

我们要建立一个候选的模块矩阵

对于特定的是用布局方案记得他

的组成模块

我们有M个

比如说我们基于M1到MM比如

说则有这么既可以用这么一个M

的集合来进行表示

如果对于其中任意功能模块

可以从模块库中均能查到满足其

要求的可用模块Mij在Mi的

解集

我们可以用这么一个来表示

那么这里面就可以把这个模块的

解集我们放到一个矩阵当中

形成了该产品布局方案的候选

模块的矩阵

比如说M1到MM这么M个模块

那么每一个模块里面它都有它

相应的一个候选模块

构成矩阵哪一行

那么模块综合或者组合它的依据

是什么

也是产品的设计要求

有用户需求

要转化为设计需求参数

还有要考虑功能之间的

相互关系

比如说功能链

产品的等功能

各功能模块的有机组合

那么功能模块之间的有机组合

过程

我们称作是功能链了

由功能模块来寻找相应的结构

模块

由功能接口它的实配的所需要的

一个接口

要判断它接口是不是匹配

比如说这样一个数控机床它的

模块综合

我们首先要确定产品的结构布局

那么对每一种布局

我们要选择相同模块

最后判断这些不同类型的模块

之间

它是否能够装备在一起

在比如说液压机的模块

综合液压机它也是一个非标定制的

产品

那么对每一种类型的模块

我们也要选择相应的一个功能和

结构

它与数控机床不同的是

这里面它的模块它可能根据实际

的要求

可能要做一些参数驱动或者做

一些变形的设计

这里面举了另外一个例子

就是说粗纱机的一个模块的综合

他也是首先它要考虑它的模块

之间的布局和模块之间的一个

相融或者是关联的关系

接口关系

那么模块综合的依据也是产品的

设计要求

要对产品的总体设计要求要分解

成各个模块的设计要求

比如说模块一的设计要求

模块二的设计要求

那么每一个设计模块的设计要求

也可以分解成一些非模块的设计

要求

最后我们形成这么一个设计要求

的这么一个层次的结构

那么根据每一个模块的设计要求

我们整个的产品的模块的综合

过程

就可以按照前面的模块配置过程

来进行了

比如说我们要输入设计任务

要查询产品库

要对设计任务进行分解

选择相应的布局

然后确定进行每一个模块的选择

每个模块选择之后

我们进行模块的一个组合和

兼容性的相容性的判断

看看他是不是能满足所需要的

模块的整体的要求

最后我们进行它的运动仿真分析

和评价

如果仿真分析评价结果能满足要

用户要求

那么设计过程模块综合的过程就

结束了

如果不能满足要求

我们还需要进行重新的选择和

组合

再一次进行一些评价

要重复这么整个的过程