基于布局模型的液压机大规模定制设计

　　0 引言

　　当前,大规模定制(Mass Customization,MC)方式正在成为主流生产模式[1]。面向MC的产品开发设计技术主要包含两个方面的内容[2]:一是开发技术,主要完成产品结构、零部件分析和分类等,任务是建立面向MC的产品平台;二是面向MC的产品设计技术,即根据客户需求,在现有产品模型的基础上,采用配置设计或变型设计等方法快速设计出定制化的产品。其中,产品布局方案的确定是实现定制化产品快速响应设计的关键,其确定过程是产品主要组成结构模块的连接关系及关键结构参数的设计和优化过程。对于大规模定制化产品而言,在产品系统开发阶段就需要对产品结构的组成、零部件结构参数等进行系统分析和归类,因此,在这一阶段就根据产品结构特点设计出基于产品平台(或产品族)的一系列最优的产品布局结构,并将其作为产品平台的一部分加以存储。在产品配置和变型设计过程中直接选择合适的布局结构,将大大提高设计效率和质量。因此,研究产品布局建模对于充实和完善MC产品平台体系及基于产品平台的配置和变型设计,都具有积极的意义。

　　液压机是一种重要的基础性设备,其应用广泛,是典型的单件、小批量的定制化产品,如何根据订单需求,快速、高效地设计和制造产品,一直是液压机厂商关注的焦点之一;而且,液压机产品的种类和规格繁多,研究液压机产品的布局建模以及基于布局的大规模定制产品快速响应设计,对于提高该类型产品的设计水平具有积极的意义。

　　1 面向大规模定制的产品布局模型

　　MC产品设计是基于产品平台的设计。产品平台(或产品主结构)一般可以理解为一个产品系列的总体表达,一般由基本模块节点和可选模块节点组成的树结构表达,这种树结构反映了该系列产品的结构组成,但不能完全反映其具体的结构布局形式。对于特定的MC产品系统,在产品平台规划阶段就应确定可能的产品布局方案,及每种方案的适用范围,并对它们分别进行可行性和可靠性分析与验证。将产品布局方案作为系统知识库的一部分加以存储,在设计中可根据不同的用户要求及使用情况检索,选用适当的产品布局,以达到简化设计复杂度、提高设计速度、保证产品可靠性的目的。在布局模型设计的基础上进行产品变型设计,进而扩展形成模块化产品的横系列和纵系列产品族[3]。因此,可以认为产品布局模型是沟通和承接MC产品开发和设计阶段的桥梁。

　　本文定义MC产品的布局模型为:描述一定产品运动功能需求和参数约束信息及其相应的一组模块组成的参数化产品模型。该模型中的各模块之间存在固定的拓扑结构,设计过程中根据用户提供的运动功能需求和参数约束信息,选定布局模型中的具体模块和零部件,并根据实际的设计参数驱动参数化产品模型,生成相应的产品实例。