【文章內容簡介】 客進行分類 。 顧客的模糊聚類分析系統(tǒng)參數錄入模塊數據預處理模塊聚類分析模塊分類檢驗模塊數據報表生成模塊功能模塊 求解原理 利用模糊聚類技術 模糊聚類分析的基本流程可以表述如下，包括： 獲得待處理數據、數據標準化、建立模糊相似矩陣、聚類、分類的 F檢驗 等步驟 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 3 顧客的模糊聚類系統(tǒng)開發(fā) 主界面 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 分類方案 截值 分 類 情 況 顯著性 1 1 5類 ， 每一個顧客單獨一類 效果不顯著 2 4類 ， 顧客 1與 4為一類 ， 其余各自為 1類 效果不顯著 3 3類 ， 顧客 4為一類 ， 其余各自為一類 效果顯著 4 2類 ， 顧客 4為一類 ， 顧客 5為一類 效果特別顯著 5 1類 ， 所有顧客為 1類 效果不顯著 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 4設計資源搜索系統(tǒng)開發(fā) 對于一個專門生產某一類產品的企業(yè)，在長期的生產實踐中通常會積累大量的設計資源。 在做產品設計規(guī)劃時，要充分考慮現有的各種設計資源而確定最終的設計任務。本節(jié)開發(fā)的系統(tǒng)，能夠評判現有設計任務與各設計實例的相似程度。 功能模塊 求解原理 求解設計需求與實例庫之間貼近度 利用點與點、點與區(qū)間、區(qū)間與區(qū)間之間相似度判定方法 設計資源搜索系統(tǒng)實例創(chuàng)建模塊設計需求參數錄入模塊實例搜索運算模塊搜索報告生成模塊? ?? ? niwffffnini?????,1,,,2121???WR ? ?? ? mj niEEEE ni ??? ??? ,1, ,1, 21 ?? ?? mj21 CCCCCBC ，3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 4設計資源搜索系統(tǒng)開發(fā) 主界面 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 4設計資源搜索系統(tǒng)開發(fā) 需要說明的是，該系統(tǒng)可以作為企業(yè)設計資源管理程序的一部分，當求解出設計需求與各實例的貼近程度以后，還需要訪問各實例具體的技術文件（例如圖紙資料、文檔資料等） 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 5 設計任務分解及相關性評判系統(tǒng)開發(fā) 現代化的產品設計通常是將設計任務分解為若干子任務。設計任務分解的好壞，直接影響產品的研發(fā)周期和總體成本。 本節(jié)將開發(fā)出設計任務分解及相關性評判系統(tǒng)，應用本系統(tǒng)能夠判定某一任務分解方案的合理性，減少或消除各子任務之間的資源沖突和過程沖突 。 功能模塊 求解原理 （ 1）應用設計任務樹模型描述設計任務（任務分解）； （ 2）進行相關性評判； （ 3）將耦合度超過規(guī)定值任務合并，重新規(guī)劃子任務； （ 4）進一步分解一級子任務； （ 5）輸出任務分解報告 。 設計任務分解及相關性評判系統(tǒng)創(chuàng)建設計任務模塊創(chuàng)建相關模型模塊相關性判定計算模塊報告自動生成模塊3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 5 設計任務分解及相關性評判系統(tǒng)開發(fā) 主界面 本實例中取閾值為， 運動學設計與動力學設計相關度超過閾值 。 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 5 設計任務分解及相關性評判系統(tǒng)開發(fā) 主界面 創(chuàng)建設計任務 創(chuàng)建任務相關度模型 3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 6 設計質量綜合評判系統(tǒng)開發(fā) 在對產品設計規(guī)劃研究中，也要考慮如何評價產品的設計質量。 本節(jié)以機械產品的“三大性能”為評判指標，按模糊綜合評判原理，用 VB軟件開發(fā)出機械產品設計質量評判系統(tǒng)。應用此系統(tǒng)，可對機械產品的設計質量做出科學的判斷。 功能模塊 求解原理 采用模糊綜合評判 主要涉及考慮因素集、權重向量、評判集、評判結論集和模糊評價矩陣 4種模糊運算， 模糊變換法、以“乘”代替“取小”、以“加”代替“取大”和加權平均法。 機械產品設計質量評判系統(tǒng)數據錄入及編輯模塊模糊綜合評判運算模塊結果顯示及匯報模塊評判報告自動生成模塊3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 6 設計質量綜合評判系統(tǒng)開發(fā) 以三大性能位評判指標， 設計質量二級綜合模糊評判流程 確定結構性能評判指標組建考慮因素集和確定各指標權重確定評價等級組建評判集合組織專家進行結構性能評判評判結果錄入評判矩陣確定工作性能評判指標組建考慮因素集和確定各指標權重確定評價等級組建評判集合組織專家進行結構性能評判評判結果錄入評判矩陣確定工藝性能評判指標組建考慮因素集和確定各指標權重確定評價等級組建評判集合組織專家進行結構性能評判評判結果錄入評判矩陣選用四種運算模型，進行初級模糊綜合評判運算結構性能評判結論集合工作性能評判結論集合工藝性能評判結論集合初級評判結果錄入二級評判矩陣確定三大性能權重選用四種運算模型，進行二級模糊綜合評判運算獲得最終評判結論集合3 計算機輔助產品設計規(guī)劃研究 3. 6 設計質量綜合評判系統(tǒng)開發(fā) 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 4 .1 可視優(yōu)化設計法的研究背景 ?可視優(yōu)化設計法的本質 可視優(yōu)化設計法是一種數字化設計方法，強調在整個設計過程中全面應用計算機技術，對機器及系統(tǒng)進行模型構建、功能模擬和過程仿真等。 ?目前研究狀況 已成為研究熱點， 眾多學者 對加工、裝配、工作狀況、控制過程等問題進行可視化研究，取得了很多成果。 研究的不足， 研究及應用多集中于單一目標，缺乏從宏觀角度應用該方法對產品的設計和生產的全過程進行全面而系統(tǒng)地研究。 ?我們的研究方法 總結與歸納這些分散研究成果的基礎上， 將宏觀研究與微觀研究相結合起來 ，提出該方法的理論框架，并進行實際應用研究 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 4 .2 可視優(yōu)化設計法的定義 在可視化的操作環(huán)境中，通過采用建模仿真、動態(tài)優(yōu)化分析等技術，對整個產品的各種性能進行仿真，達到優(yōu)化產品性能、提高產品設計質量的目的。可視優(yōu)化設計法具有 可視性、預測性和優(yōu)化性 等特點。 可視性 （ 1） 設計時要有一個實現可視化的計算機軟件； （ 2） 整個可視化的計算過程； （ 3） 可視化地模擬加工 、 裝配過程和機器各種性能； （ 4） 仿真計算結果以圖表顯示等 。 預測性 在真實產品被制造出之前，可以 對零件的可加工性、可裝配性、運動學和動力學狀態(tài)、工作情況和控制過程進行預測和檢驗， 及早發(fā)現設計中的缺陷及錯誤。預測性還對降低產品成本，縮短研發(fā)周期有著重要的意義。 優(yōu)化性 指應用可視優(yōu)化設計法，可以通過 數學規(guī)劃或對幾種設計方案、幾種設計參數進行比較 ，從中選出最優(yōu)的，從而達到優(yōu)化的目的， 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 4 .2 可視優(yōu)化設計法的定義 可視優(yōu)化設計與虛擬設計的區(qū)別： ?感官上的不同 虛擬技術通常以 虛擬現實 作為支撐技術，它不僅強調可視，而且包括 可聽、可聞、可觸 等。可視優(yōu)化設計僅僅強調可視，可以說是有限范圍內的虛擬技術。 ?所需軟硬件不同 進行虛擬設計研究通常需要 頭盔顯示器 、 數據手套 等硬件系統(tǒng) ， 而 一般高檔微機 就可以進行可視優(yōu)化技術的研究 。 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 可視優(yōu)化設計法的研究內容 裝配過程可視化加工過程可視化運動學可視化 動力學可視化加工過程模擬碰撞干涉檢驗加工工藝選優(yōu)裝配效果檢驗裝配干涉檢驗裝配工藝選優(yōu)運動狀態(tài)模擬運動干涉檢驗運動形式設計動應力動應變固有動態(tài)特性動響應預測可制造性檢驗機械可視優(yōu)化設計 法制造工藝優(yōu)化可裝配性檢驗裝配工藝優(yōu)化運動形態(tài)檢驗運動參數優(yōu)化動態(tài)性能檢驗動態(tài)特性優(yōu)化工作過程可視化工作虛擬展示模型試驗測試整機性能考核工作狀況檢驗工作參數優(yōu)化控制過程可視化控制效果驗證運行狀態(tài)監(jiān)控控制方案選優(yōu)控制方案檢驗控制策略優(yōu)化結構性能工作性能工藝性能 通過可視優(yōu)化設計 ， 可以對機械產品的 結構性能 、 工作性能和工藝性能進行檢驗與優(yōu)化 。 可視優(yōu)化設計具體包括以下 6個方面內容 ， 即 運動學狀態(tài)可視化 、 動力學狀態(tài)可視化 、 工作過程可視化 、 控制過程可視化 、 加工制造過程可視化和裝配過程可視化 。 可視優(yōu)化設計法從內容上主要強調兩方面內容 ， 即 “ 檢驗 ”和 “ 優(yōu)化 ” 。 檢驗的目的是發(fā)現原有設計的錯誤或缺陷 ， 優(yōu)化的目的是獲得具有各方面性能較優(yōu)越的產品 。 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 4 .4 可視優(yōu)化設計法的技術流程 創(chuàng)建模型加工模型 動力學模型裝配模型 工作模型運動學模型 控制模型模型驗證數據監(jiān)測變參數試驗數據讀取曲線繪制動畫輸出修改結構修改參數修改方案方案選優(yōu)可視化仿真結果分析缺陷修改 創(chuàng)建模型是進行可視優(yōu)化設計的基礎 加工模型 裝配模型 控制模型 運動學模型 動力學模型 工作模型 抽取零件模型、添加環(huán)境模型 添加約束 抽取零件模型 增加物理特性 抽取零件模型 控制策略 添加驅動及工作環(huán)境模型 可視優(yōu)化設計法的技術流程 各模型之間的關系。 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 4 .5 可視優(yōu)化設計法的關鍵技術 在機械領域應用的 可視優(yōu)化設計技術是建立在交叉學科基礎上 ，結合了大量的應用力學、應用數學、圖形學、信息技術，涉及的主要關鍵技術可概括為以下四方面 。 可視優(yōu)化設計法 機械領域基礎理論 三維 C AD 建模理論 優(yōu)化理論、有限元技術 工程仿真技術 可視優(yōu)化設計法技術基礎 4 可視優(yōu)化設計法的理論框架 4 .6 可視優(yōu)化設計法的主要研發(fā)軟件 進行可視優(yōu)化設計時，需要幾種軟件作為支撐平臺進行研究?，F把常用的軟件按其重點應用領域進行分類，可分為 三維建模類、工程模擬類、控制仿真類、有限元計算類、軟件開發(fā)編程類及其他軟件類 等 ,見表 1 類 別 研 發(fā) 軟 件 三維建模 用于創(chuàng)建實體模型 ， 常見的有 SolidWorks、 Pro/E、 Catia、 UG等 。 工程模擬 模擬研究對象的運動學 、 動力學特性及工作運行狀況 ， 常見的 有 ADAMS、DADS、 SIMPACK等 。 控制仿真 用于模擬產品的控制過程 ， 優(yōu)化控制策略 ， 最 常 見 的 軟 件 是Matlab/Simulink。 有限元計算類 用于求解動應力 、 動應變 、 固有動態(tài)特性 、 動響應等 。 常見的軟件有ANSYS、 NASTRAN、 MARC等 。 軟件開發(fā)編程 用于二次開發(fā)或自行開發(fā)可視化仿真系統(tǒng) 。 常見的軟件有 VB、 VC++、Delphi、 Visual Fortran等和圖形化編程語言 OpenGL。