刘彦伯，张吉堂，赵泽敏
(中北大学机械工程学院，山西 太原〓030051)
摘要：为解决产品族设计过程中缺乏对产品合理性进行评估的问题，引入模糊综合评价法对产品进行合理性评估，并应用设计结构矩阵（DSM）对产品进行模块划分，提出一种产品族设计新方法——DSM模糊层次法。首先，构建产品概念设计图；其次，根据概念图建立DSM模型，对模型进行模块划分，并通过不同模块的组合构建不同的产品；最后，应用模糊综合评价法对产品族成员进行合理性评估，筛选出优秀的成员构建更符合设计要求的产品族。通过设计数控铣床超声自动检测附件产品族，证明该方法能够快速完成产品族设计，且设计出的产品族更加符合设计要求。
关键词：产品族设计；产品合理性评估；DSM模糊层次法
中图分类号：TB472〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2020)02-0001-04

在产品族设计过程中，为了使产品族设计合理、规范、高效，设计者会引入各类方法或算法。但是，这些方法或算法存在2个问题：1）多是针对产品族设计中产品模块的划分，对于在产品族设计中同样重要的产品合理性评估却缺乏有效的方法；2）常见的产品族设计算法，如遗传算法和模拟退火算法，流程复杂、应用难度较大，不易于推广。
进行产品合理性评估的目的就是检验产品是否符合设计需求。没有经过产品合理性评估的产品，无法判断产品是否符合设计需求。这就意味着产品目标不能明确、产品周期不可规划、产品功能不可实现，导致后续工作难以开展或经常出现变更，使得设计周期延长、生产成本增加。产品是由设计者设计的，容易受到固定思维的限制，需要一套合理的评估方法来对产品进行合理性评估。
针对上述问题，本文提出一种新的产品族设计方法——DSM(design structure matrix，设计结构矩阵)模糊层次法。

1〓DSM模糊层次法定义
DSM模糊层次法是一种应用DSM对产品进行模块划分，应用模糊综合评价法对产品以及产品零件进行合理性评估的产品族设计方法。其中，DSM是一种用于对产品开发过程进行规划和分析的矩阵工具；模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法。
DSM模糊层次法选择DSM对产品进行模块划分是基于其可以把复杂的系统分解成几个简单的部分，使系统更容易执行。而模糊综合评价法适合解决非确定性的问题。 因此，DSM模糊层次法相较其他算法或方法，在保证产品合理性的同时，在操作和应用上更加简单。
实施DSM模糊层次法分为3个步骤：
第1步，根据设计要求，构建产品概念设计图。
第2步，根据概念图建立DSM模型，对概念模型进行模块划分，并通过不同模块的组合构建不同的产品。
第3步，通过模糊综合评价法对产品族成员进行价值评估，筛选出优秀的成员构建产品族。

2〓产品族概念模型设计
本文通过对数控铣床超声自动检测附件的产品族设计，阐述DSM模糊层次法。数控铣床超声自动检测装置是专门针对数控机床开发的超声自动检测辅助装置，该装置可快速安装在各种机床上，与机床有机结合组成超声自动检测平台，对待检工件进行超声检测。
为了便于模块划分，首先需要通过三维软件构建出产品的一个概念模型。一般优先构建最复杂的模型，图1所示就是数控铣床超声自动检测附件概念模型。

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收稿日期：2019-09-16
作者简介：刘彦伯（1992—），男，硕士研究生，主要研究方向为机械制造自动化、无损检测，419484218@.


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