(机械制造行业)复杂机械产品相似系统集成设计原理与方法.docx

复杂机械产品相像系统集成设计原理与方法 周美立 (合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009) 资助项目：国家自然科学基金资助项目 纲要： 理论基础--相像性科学 复杂机械产品系统的观点及其特点 和睦有序的复杂自然相像系统是由多层次、多个对应相像性子系统组成的原理 设计复杂机械产品系统应相像于自然原理的思想 相像元胸怀法、相像单元设计法、相像单元选择与置换法 相像单元按照时间序、空间序、功能序集成设计复杂机械产品系统原理与方法 相像单元系统集成设计的复杂性 0、引言 关于设计复杂机械产品而言,新产品的设计多数是原有产品的继承和发展,找出与原有产品的相像性 与差别性,可用简单(子)系统组合有相像性与差别性的复杂机械系统,已是机械工程专家的共鸣。如今，单 元化和集成化是工程产品设计发展的趋势。在CAD、CBR、CBD、KBE、智能设计、创新设计、共同设计、相 似设计及设计重用中都波及相像性和变异改正。传统相像设计方法要求所有特点都对应相像这不适合设计 复杂系统。因此,用相像单元系统综合集成有相像性与差别性的复杂机械产品方法，是机械科学中一个重要 问题。 1、复杂机械产品系统的观点 把多个层次复合、多个相互关系的机械零零件单元和电子元器件单元组成的机械产品视为复杂机械产 品系统。 由多种种类的单元间关系拥有复杂的关系性 复杂机械整体系统与其中单元的特性数量和特点值都可能有变化，不能用复原论方法求解 整体分解到单元时整体特性不复存在,多单元组合整体时能够涌现新特点 有人控制的复杂机械系统是更高层次、更宽泛意义上人机综合的复杂系统 、复杂机械相像系统组成原理 复杂相像机械产品系统的观点 系统间组成单元及特性有共性形成相像性。系统间有相像性形成相像系统。简单机械系统间相像性形成简单相像机械系统，复杂机械产品间存在相像性组成复杂相像机械产品系统。复杂相像机械产品系统间 是多单元及多种特性综合的系统相像性，相像性程度主要由相像性单元的数量和特性相像程度大小所决定。 复杂自然相像系统组成原理 两个或两个以上和睦有序的自然相像系统都是由多层次、多个对应相像特性的子系统按系统序构造有共性组成。不同层次的主子系统间有自相像性。 比如，复杂相像高等生物体系统由对应相像的细胞的子系统按系统序构造组成；复杂天体系统是对应 相像的星体子系统按系统序构造组成；复杂相像国家社会系统都对应省(州、市)、县、乡(镇)子系统按系统序构造有共性组成。 复杂机械相像系统组成原理 人工设计复杂相像机械产品系统应遵照自然相像系统的组成原理：用对应相像性的机械和电子零零件单元子系统按系统序构造有共性组成复杂相像机械产品系统。 比如，两部复杂相像汽车系统，常由拥有对应相像性的发动机、变速器、前桥、后桥、悬挂、空调器、油泵、信息检测和控制单元子系统按相像序构造组合而成。 3、相像元法 相像元观点及种类 系统间的组成要素的属性和特点存在相像性的要素定义为相像要素。相像要素在系统间组成一个相像单元，简称相像元。 相像元种类： 相像元和自相像元精准相像元 可拓相像元模糊相像元混淆相像元 相像元剖析胸怀 设Uj(ai)、Uj(bi)是对应相像元某个相像特点j的特点值。反应特点相像程度用特点值相像比rij 表示为: (1) 当相像元ai和bi中特性数量分别为k,l，相像特性数量为n，特性的相像程度为rij,,权重系 数为dj，相像元数值表示： (2) (3) 式中:0≤q(ui)≤1,q(ui)数值反应相像元的相像程度。 相像元设计 鉴于原有设计数据和信息，从单元特点的序构造和信息作用共性形成相像性的角度设计相像性单元。 设单元a的特性与单元b特性相像,且有序构造相同,用同构映射；某些特性数量有变化时，用同态映射；多种相像特性种类可成立多维特点相像模型。 改变单元间相像特点的数量及特点值相像比，可使相像元数值变化形成的差别性,可设计多样性、系列 化和个性化的相像元。 相像元选择与置换 设计初始老是希望在国内外原有产品中寻求与新设计特性相像的单元,进行相像组合。 在相像元胸怀基础上，用相像元数值最大的推理求解出最相像单元，进行直接重用、代用和置换。 在原有最相像单元的基础上,稍有改变被采用的单元某些特性,从头设计而形成相像元。 相像元置换能有效地利用原有设计数据信息，经济快捷支持相像系统集成设计。 4、相像系统集成设计原理 相像系统形成理论 相像学第一定律:当对应系统序构造存在共同性时，系统之间形成相像特性。而且序构造共同性程度增大而上涨，序构造共同性程度减少而下降。  ,系统相像性大小随 相像学第二定律:当不同系统中信息内容与规律、信息作用方式与过程存在共同性时，系统间形成相像 特性。而且,不同系统的信息内容、作用形式和规律越靠近系统间特性越相像,系统间相像