一种模块化产品配置设计方法技术

本发明专利技术涉及一种模块化产品配置设计方法，首先建立基于多色图理论的模块化产品结构配置模型，针对模块化产品族结构配置模型和以上几种约束关系，利用多色集合理论采用矩阵的形式记录各属性集合和约束关系集合，根据客户需求确定一组功能，从以上矩阵中推算出一组符合客户需求的模块实例配置集。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化产品配置设计方法
本专利技术涉及产品数据管理应用
，具体为一种基于变型多色图的模块化产品配置方法。
技术介绍
由于市场竞争环境的复杂化，制造企业面临着全球化的竞争压力，其产品的创新性与个性化成为制造企业争夺市场的主要手段。在客户多元化需求的推动下，快速响应市场的能力和个性化的产品与服务逐渐成为制造企业发展壮大的关键因素。大规模定制(MassCustomization，MC)为制造企业提供了一条满足这些需求的有效途径。基于模块化设计的产品配置技术成为MC成功实施的关键。应用模块化产品配置设计策略响应市场和客户需求，能够极大地提升企业快速响应市场的竞争力，提高产品设计的个性化程度和增强产品的可靠性。模块化产品配置设计以模块化设计思想为基础，建立产品族的模块化结构，优选出产品族中若干具有特定功能及结构的模块(模块组合)，组合成符合客户定制的多样化产品，不但可以提高产品或模块变型设计的可能性，快速满足客户对产品的基本需求，还能促进解决模块化产品族的产品品种、规格、与设计制造周期、成本之间的矛盾。模块化产品配置设计流程一般可概括为：首先针对客户的个性化需求进行系统性功能分析和结构分析，建立客户的技术需求到模块化产品族中模块实例之间的映射关系，然后按照相关数学计算模型在模块实例库中检索模块，并根据检索结果构造模块配置集，最后以配置集为依据，确定并输出最优的模块化产品配置方案。如图1所示。模块化产品配置设计是基于模块实例的产品配置设计，如图2所示，模块化产品结构模型包含5个模块(M1～M5)，每个模块分别包含实现相同功能、相似属性、相似结构、相同外部接口和不同属性值的模块实例，例如M1，包含的模块实例为基于客户定制需求的不同进行模块实例的优选和组合，可以配置出满足客户个性化需求的多元化产品(P1～P3)。目前，针对模块化的产品配置设计，大多基于一种语义的形式，或者简单的if-then的逻辑描述，当出现大量模块和模块实例时，这种产品配置设计的方法往往效率不高，求解缓慢。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的目的是为了解决上述的模块配置组合存在的不足，提出一种基于变型多色图的模块化产品配置设计方法。技术方案一种模块化产品配置设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立基于多色图理论的模块化产品结构配置模型，即PG＝(F(G),M,C,F(M),F(C))，其成分如下：F(G)＝(Fg1,Fg2,…,Fgm)表示模块化产品模型树的整体属性；表示产品和模块实例的集合，其中M0表示产品，表示模块i的第j个模块实例，同一模块的不同模块实例具有相似的属性；表示产品与模块实例或不同模块的模块实例间的连接配合关系集合，表示模块i的第m个模块实例和模块j的第n个模块实例间的连接关系；F(M)＝(F1,F2,…,Fn)表示模块的不同属性，Fn根据不同的实际应用表示不同的含义；F(C)＝(Fc1,Fc2,…,Fck)表示产品与模块或模块间连接关系的不同属性，Fck根据不同的实际应用表示不同的含义；而在基于模块化的产品族结构中存在以下四种约束关系：1)模块之间的约束关系它是全局的，不能出现在可配置模块的内部，而是存在于配置模型之中，这类约束一般包括两类，一类是选择信息，由可选Optional和必选Required组成，一类是约束信息，由依赖Dependece，冲突Conflict，互换Alternate和替换Substitute等组成；2)某一模块和另一模块内部属性之间的约束关系3)不同模块属性之间的约束关系4)同一模块内部属性之间的约束关系针对模块化产品族结构配置模型和以上几种约束关系，利用多色集合理论采用矩阵的形式记录各属性集合和约束关系集合，其中M×F(m)表示模块节点属性，M×M表示连接边集合，C×F(c)表示边的结构属性；对于约束关系的选择信息用M×M和C×F(c)联合表示，其中矩阵M×M的元素Mij＝1表示Mj为Mi的子节点，矩阵C×F(c)的元素Cij(k)＝1表示边Ci(j)的属性为Fck；对于约束关系的约束信息用R＝(R1,R2,…,Rk)表示，其中Rk是一个三元组Rk＝(Mi(j),Mm(n),Rel)，其中Mi(j)表示Mi模块下的Mj模块子件，Rel＝{Dependece,Conflict,Alternate,Substitute}表示四种关系类型，该表示方法优化配置的搜索过程，减少组合爆炸；对于约束关系用矩阵F(Mi)×Mj来表示，其元素FMij＝1表示Mi的属性取Fi时对应的子节点为Mj；对于约束关系用矩阵F(Mi)×F(Mj)表示，其元素FMij＝1表示当Mi的属性取Fi时，Mj的属性取Fj；对于约束关系用自相关矩阵F(Mi)×F(Mi)表示模块内部属性Fi与Fj的关系；产品中的每个约束都存在唯一的矩阵与之对应；步骤2：由客户根据自己的需求确定一组功能，将客户所选择的功能转换成为对应模块节点的配置属性值；步骤3：创建初始为空的循环队列和临时BOM表，从M×F(m)矩阵中找出根节点，并将该节点送入循环队列；步骤4：取节点Mi，判断是否为模块项，是否有可选子项，并判断是否为必选配置模块；步骤5：对选择好的配置模块进行有效性验证，主要是版本有效性和时间有效性的验证；步骤6：配置模块集合件遍历完成后构成了初级模块化产品配置模型树；步骤7：针对初级模块化产品配置模型树，遍历所有集合件和子集合件的模块实例；步骤8：判断模块实例是否满足约束信息关系矩阵Mi(j)×Mm(n)，是否满足约束关系矩阵F(Mi)×Mj和F(Mi)×F(Mj)；步骤9：遍历完成后，得到符合要求的模块实例配置集，并计入BOM。有益效果本专利技术提出的一种基于变型多色图的模块化产品配置设计方法，实现模块实例的选择配置，从而得到完整的可配置的模块化产品BOM结构。以期实现对模块化产品更优化的处置方法，更大的利用现有资源。附图说明图1为模块化产品配置设计框架；图2为基于模块实例的产品配置示意图；图3为基于变型多色图的模块化产品配置模型；图4为配置实现算法；图5为某系列产品族结构模型；图6为矩阵约束关系信息表。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：模块化产品配置过程中的信息主要由描述模块化产品空间拓扑结构的模块结构与接口信息、描述产品和模块间约束的产品配置管理信息以及描述个性化的用户需求信息三部分构成。结构与接口信息记录模块内部与模块之间的装配和构成,包括它们之间的选择和替换关系；配置管理信息记录模块间的相互约束关系，以及模块结构同模块功能之间的对应关系；用户需求信息是对产品性能、结构、外观、服务等多方面的模块化要求，通过相关规则描述将信息转化为对模块实例的选择与配置。模块化产品配置模型是用树状图形描述的，根节点表示产品，其他节点表示模块或子模块，节点之间的枝表示模块之间的装配关系或约束关系。对于模块化产品结构树的节点，可以分为含有子件的模块组合和不含子件的模块单元。由于个性化需求，配置项需要选择多种组合方式，在各节点中存在相应的必选项、可选项和替换项。判断某一节点是模块单元还是模块组合，是否存在相关选用项子件，是否存在多个版本供配置选用，每个版本的有效性又如何，这些都是需要在配置过程中应当管理或应用的属性。按照多色集合相关理论本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化产品配置设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立基于多色图理论的模块化产品结构配置模型，即PG＝(F(G),M,C,F(M),F(C))，其成分如下：F(G)＝(Fg1,Fg2,…,Fgm)表示模块化产品模型树的整体属性；

【技术特征摘要】
1.一种模块化产品配置设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立基于多色图理论的模块化产品结构配置模型，即PG＝(F(G),M,C,F(M),F(C))，其成分如下：F(G)＝(Fg1,Fg2,…,Fgm)表示模块化产品模型树的整体属性；表示产品和模块实例的集合，其中M0表示产品，表示模块i的第j个模块实例，同一模块的不同模块实例具有相似的属性；表示产品与模块实例或不同模块的模块实例间的连接配合关系集合，表示模块i的第m个模块实例和模块j的第n个模块实例间的连接关系；F(M)＝(F1,F2,…,Fn)表示模块的不同属性，Fn根据不同的实际应用表示不同的含义；F(C)＝(Fc1,Fc2,…,Fck)表示产品与模块或模块间连接关系的不同属性，Fck根据不同的实际应用表示不同的含义；而在基于模块化的产品族结构中存在以下四种约束关系：1)模块之间的约束关系它是全局的，不能出现在可配置模块的内部，而是存在于配置模型之中，这类约束一般包括两类，一类是选择信息，由可选Optional和必选Required组成，一类是约束信息，由依赖Dependece，冲突Conflict，互换Alternate和替换Substitute等组成；2)某一模块和另一模块内部属性之间的约束关系3)不同模块属性之间的约束关系4)同一模块内部属性之间的约束关系针对模块化产品族结构配置模型和以上几种约束关系，利用多色集合理论采用矩阵的形式记录各属性集合和约束关系集合，其中M×F(m)表示模块节点属性，M×M表示连接边集合，C×F(c)表示边的结构属性；对于约束关系的选择信息用M×M和C×F(c)联合表示，其中矩阵M×M的元素Mij＝1表示M...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳阳，张小民，王俊，王小波，白茹，荆钧尧，雷芬，田璐，马晶，谢玲，党政，赵婷，潘世永，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61