機(jī)械裝置pfam結(jié)構(gòu)化分解方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法；其包括以下步驟：建立零件譜、工況譜、載荷譜、功能譜和故障譜；確定分譜元素功能，建立功能矩陣，實現(xiàn)譜系-功能映射；確定功能與動作對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)功能-動作映射；確定動作對應(yīng)微元，實現(xiàn)動作-微元映射。本發(fā)明解決了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工況多變、載荷多變、故障模式繁多的復(fù)雜機(jī)械裝置的質(zhì)量控制與可靠性提升工程問題，并且能夠動態(tài)分析裝備運(yùn)行過程中的載荷和功能失效，為復(fù)雜裝備的精度、精度壽命、可靠性等關(guān)鍵質(zhì)量特性的改進(jìn)與提升提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)。
【專利說明】機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械裝置分解方法【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分 解方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品常用的分解方法有三種，基于結(jié)構(gòu)的分解 CCP (Components-Component-Parts，CCP)、基于功能的分解 FBS (Function-Behavior-Struc ture, FBS)、基于工藝的分解CSP(Components-Suite_Parts，CSP)。CCP分解方法側(cè)重于產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)間關(guān)系的分析，缺乏對產(chǎn)品加工與裝配過程以及運(yùn)行過程中功能，工藝與動作的分 析與描述；CCP分解方法側(cè)重于產(chǎn)品功能與結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析，缺乏對產(chǎn)品運(yùn)行過程中在復(fù)雜 工況與多變載荷下，運(yùn)動單元之間動作分解與耦合關(guān)系的分析；CSP分解方法側(cè)重于以工 藝為核心的生產(chǎn)過程產(chǎn)品分析，缺乏對產(chǎn)品在使用過程中工況、載荷、功能與故障的系統(tǒng)分 析。三種分解方法雖然目標(biāo)和出發(fā)點不同，但都是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（或零部件）體系為基礎(chǔ)的分 解方式，面對的是靜態(tài)對象?，F(xiàn)有的三種方法不能夠很好的解決目前復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品在工況 多變、載荷多變、故障模式繁多并且需要考慮動態(tài)過程載荷和功能失效狀況下的工程問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的是：為了解決以上問題，本發(fā)明提出了一種機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu) 化分解方法，以期解決目前復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品在工況多變、載荷多變、故障模式繁多并且需要考 慮動態(tài)過程載荷和功能失效狀況下的工程問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法，包括以下步驟：
[0005] A、根據(jù)機(jī)械裝置在使用周期內(nèi)的不同工作信息狀態(tài)建立零件譜、工況譜、載荷譜、 功能譜和故障譜五個分譜，共同組成機(jī)械裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)譜系；
[0006] B、根據(jù)步驟A中建立的五個分譜，確定各個分譜中各個元素的功能，建立零件譜 功能矩陣、工況譜功能矩陣、載荷譜功能矩陣、功能譜功能矩陣和故障譜功能矩陣五個功能 矩陣，實現(xiàn)譜系-功能映射；并以功能譜功能矩陣為中心，建立功能結(jié)構(gòu)柱，確定各分譜之 間的關(guān)系；
[0007] C、根據(jù)步驟B中建立的五個功能矩陣，確定各個元素功能與動作的對應(yīng)關(guān)系，實 現(xiàn)功能-動作映射，建立各分譜的動作結(jié)構(gòu)體系；
[0008] D、根據(jù)步驟C中各分譜的動作結(jié)構(gòu)體系，將各分譜中各個元素的動作分解為微 元，實現(xiàn)動作-微元映射，完成機(jī)械裝置的PFAM結(jié)構(gòu)化分解。
[0009] 進(jìn)一步地，所述步驟B中確定各個分譜中各個元素的功能，具體為：確定各個分譜 中各個元素的功能，針對每個元素的功能采用由總到到分、由上到下的方式進(jìn)行逐層分解， 并采用設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣族方法確定分解后各功能之間的關(guān)系。
[0010] 進(jìn)一步地，所述設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣方法具體為：
[0011] S11、設(shè)定N階方陣形式的設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣，建立元素關(guān)系；
[0012] S12、對步驟Sll中的矩陣元素進(jìn)行變換，并進(jìn)行排序計算，得到平滑的信息流向；
[0013] S13、對矩陣中對應(yīng)元素進(jìn)行識別和分塊處理，使矩陣中的耦合信息集中在塊內(nèi)元 素之間。
[0014] 進(jìn)一步地，所述設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣族方法具體為：
[0015] S21、對分譜進(jìn)行分析，建立樹狀結(jié)構(gòu)體系；
[0016] S22、根據(jù)步驟S21中樹狀結(jié)構(gòu)體系的層次結(jié)構(gòu)建立設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣，使同層次的元 素構(gòu)成一個矩陣，每一個層次的矩陣對應(yīng)上一層次中的一個元素；
[0017] S23、采用DSM計算方法對步驟S22中矩陣進(jìn)行處理，組成系統(tǒng)的矩陣族結(jié)構(gòu)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述領(lǐng)域映射矩陣方法具體為：
[0019] S31、設(shè)定步驟S2中設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣的大小為S，矩陣第i行元素與第j行元素的聯(lián) 系權(quán)重為du，矩陣中N個聚類依次記為CL1, CL2，…，CLn，任意一個聚類CLi的第一個聚類元 素位置編號為IV最后一個聚類元素位置編號為Iii,
[0020] 其中，I < i < S，I < j < S，i = j，(Ii,』=0 ;
[0021] S32、計算聚類CLi的的大小，表示為：
[0022] Si = Iii-IHi,
[0023] 其中，1 彡 Ini 彡 Iii 彡 S ;
[0024] S33、計算聚類CLi的聚類內(nèi)部聯(lián)系信息流量，表示為：

【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法，其特征在于，包括以下步驟： A、 根據(jù)機(jī)械裝置在使用周期內(nèi)的不同工作信息狀態(tài)建立零件譜、工況譜、載荷譜、功能 譜和故障譜五個分譜，共同組成機(jī)械裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)譜系； B、 根據(jù)步驟A中建立的五個分譜，確定各個分譜中各個元素的功能，建立零件譜功能 矩陣、工況譜功能矩陣、載荷譜功能矩陣、功能譜功能矩陣和故障譜功能矩陣五個功能矩 陣，實現(xiàn)譜系-功能映射；并以功能譜功能矩陣為中心，建立功能結(jié)構(gòu)柱，確定各分譜之間 的關(guān)系； C、 根據(jù)步驟B中建立的五個功能矩陣，確定各個元素功能與動作的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)功 能-動作映射，建立各分譜的動作結(jié)構(gòu)體系； D、 根據(jù)步驟C中各分譜的動作結(jié)構(gòu)體系，將各分譜中各個元素的動作分解為微元，實 現(xiàn)動作-微元映射，完成機(jī)械裝置的PFAM結(jié)構(gòu)化分解。
2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法，其特征在于：所述步驟B中確 定各個分譜中各個元素的功能，具體為：確定各個分譜中各個元素的功能，針對每個元素的 功能采用由總到到分、由上到下的方式進(jìn)行逐層分解，并采用設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣族方法確定分 解后各功能之間的關(guān)系。
3. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法，其特征在于：所述設(shè)計結(jié)構(gòu)矩 陣方法具體為： 511、 設(shè)定N階方陣形式的設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣，建立元素關(guān)系； 512、 對步驟S11中的矩陣元素進(jìn)行變換，并進(jìn)行排序計算，得到平滑的信息流向； 513、 對矩陣中對應(yīng)元素進(jìn)行識別和分塊處理，使矩陣中的耦合信息集中在塊內(nèi)元素之 間。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法，其特征在于：所述設(shè)計結(jié) 構(gòu)矩陣族方法具體為： 521、 對分譜進(jìn)行分析，建立樹狀結(jié)構(gòu)體系； 522、 根據(jù)步驟S21中樹狀結(jié)構(gòu)體系的層次結(jié)構(gòu)建立設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣，使同層次的元素構(gòu) 成一個矩陣，每一個層次的矩陣對應(yīng)上一層次中的一個元素； 523、 采用設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣方法對步驟S22中矩陣進(jìn)行處理，組成系統(tǒng)的矩陣族結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械裝置PFAM結(jié)構(gòu)化分解方法，其特征在于：所述領(lǐng)域映射矩 陣方法具體為： 531、 設(shè)定步驟S2中設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣的大小為S，矩陣第i行元素與第j行元素的聯(lián)系權(quán) 重為dy,矩陣中N個聚類依次記為CLpCL2，…，CLN,任意一個聚類CQ的第一個聚類元素位 置編號為％，最后一個聚類元素位置編號為ni， 其中，1 <i<S，1 <j<S，i=j，屯，』=0 ; 532、 計算聚類CQ的的大小，表示為： Sj - rij-nij? 其中，1 <nii< 叫 <S; 533、 計算聚類CQ的聚類內(nèi)部聯(lián)系信息流量，表示為：
534、 根據(jù)步驟S33中的％計算矩陣總體的聚類內(nèi)部聯(lián)系信息流量，表示為：
535、 計算任意兩個聚類Ch到CQ之間的聯(lián)系信息流，具體為：
其中，a表示聚類數(shù)目對聯(lián)系信息流量的影響重要度； 536、 根據(jù)步驟S35中的計算矩陣總體的聚類間聯(lián)系信息流量，具體為：
【文檔編號】G06F19/00GK104408310SQ201410690136
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】任顯林, 張根保, 孫振濤, 陳益, 劉姝君 申請人:電子科技大學(xué)