基于可适应设计的检品机产品平台构建

1、PAGE - PAGE V-基于可适适应设计计的检品品机产品品平台构构建摘要市场的日日益竞争争要求企企业在产产品设计计生产方方面具有有更快的的响应速速度和更更强的响响应能力力，增强强产品的的功能，提高产产品的质质量，降降低企业业的设计计和制造造成本。本文在在研究检检品机的的基础上上，引入入了可适适应设计计的思想想，应用用到机电电产品的的设计中中。探讨讨了一般般的可适适应设计计的原理理和方法法在检品品机平台台构建中中的应用用，探讨检品品机的可可适应设设计过程程。在检品机机需求分分析的基基础上对对检品机机进行了了产品族族规划和和功能分分析，构构建功能能结构图图和基于于超图的的检品机机模型，对检品品

2、机进行行了模块块化产品品平台构构建和基基于模块块化产品品平台的的升级与与变型。文章的主主要研究究内容包包括：第一部分分：综述了了可适应应设计及及相关技技术研究究现状，提出了了本课题题的研究究内容、意义和和检品机机的发展展和研究究现状。第二部分分：提出出了可适适应设计计、可适适应产品品和可适适应平台台的概念念，并提提出了基基于模块块化产品品平台的的升级与与变型过过程。研研究了面面向多域域空间的的可适应应设计过过程。详详细的介介绍了基基于需求求分析检检品机可可适应设设计过程程。第三部分分：在检品机机需求分分析的基基础上对对检品机机进行了了产品族族规划和和功能分分析，构构建功能能结构图图和基于于超图

3、的的检品机机模型，对检品品机进行行了模块块化产品品平台构构建和基基于模块块化产品品平台的的升级与与变型。关键词：检品机机；产品平平台；可适应应设计；模块化化设计AppllicaatioonoffAdapptabble Desiign inPProdductt Plattforrm DDesiign forrSeiizedd Goodds RRewiindeerAbsttracctMarkket commpettitiionss reequiire mannufaactuurinng eenteerprrisees tto hhavee faasteer aand strrongger ress

4、ponnse, ennhannce ttheffuncctioon oof tthe prooduccts, immproove prooducct qquallityy, aand redducee thhe ccostt off deesiggn aand prooducce. In thiis ppapeer, bassed on thee reeseaarchh off thhe SSeizzed gooods Rewwindder; brringg inn thhe iideaa off Addapttablle DDesiign (ADD), appplieed tto tthe

5、dessignn off meechaaniccal andd ellecttriccal prooduccts. Disscusssinng tthe apppliccatiion of thee geenerral AD dessignn thheorry aand metthodd inn buuilddingg thhe pplattforrm oof SSeizzed gooods Rewwindder. TThe artticlle iin tthe stuudy dessignn thhat cann bee addaptted to thee geenerral metthod

6、d too exxploore thee baasiss off seeizeed ggoodds ccan be adaapteed tto mmachhinee deesiggn pproccesss. BBaseed oon ttheSSeizzed gooods Rewwindder neeedss annalyysiss, ddo tthe prooduccts fammilyy pllannningg annd ffuncctioonall annalyysiss, cconsstruuct funnctiionaal sstruuctuure andd thhe mmodeel

7、oof SSeizzed gooods Rewwindder baase on thee Hyyperrgraaph, coonsttrucct tthe moddulaar pprodductt pllatfformm annd iimprrovee annd cchannge thee pllatfformm baase on thee moodullar prooducct pplattforrm. Thee maain conntexxts aree ass foolloowinng: Paart 1: An oveerviiew of thee deesiggn ccan be ad

8、aapteed tto rreseearcch aand rellateed ttechhnollogiies, prropoosedd sttudyy off thhe ssubjjectt coonteent, siigniificcancce aand seiizedd gooodss inn maachiine devveloopmeent andd reeseaarchh. Paart 2: Raiisinng tthe adaaptaablee deesiggn, adapptabble prooducct aand adapptabble plaatfoorm, annd tth

9、e upggradde aand variiantt baase on thee moodullar prooducct pplattforrm. Ressearrch thee addapttablle ddesiign proocesss ffor mullti-dommainn sppacee.Dettailled thee Seeizeed ggoodds RRewiindeer addapttablle ddesiign proocesss bbaseed oon nneedds aanallysiis. Partt3: Bassed on thee Seeizeed ggoodds

10、 RRewiindeer neeedss annalyysiss, ddo tthe prooduccts fammilyy pllannningg annd ffuncctioonall annalyysiss, cconsstruuct funnctiionaal sstruuctuure andd thhe mmodeel oof SSeizzed gooods Rewwindder baase on thee Hyyperrgraaph, coonsttrucct tthe moddulaar pprodductt pllatfformm annd iimprrovee annd cc

11、hannge thee pllatfformm baase on thee moodullar prooducct pplattforrm.Keywwordds:Seiizedd gooodss Reewinnderr; prroduuct plaatfoorm; addapttablledeesiggn; moddulaar ddesiign目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc230235550 1.绪论论 PAGEREF _Toc230235550 h 1 HYPERLINK l _Toc230235551 1.1 检品机机产品发发展与研研究 PAGEREF

12、 _Toc230235551 h 1 HYPERLINK l _Toc230235552 1.1.1 检检品机的的应用与与发展 PAGEREF _Toc230235552 h 11 HYPERLINK l _Toc230235553 1.1.2 检检品机的的分类 PAGEREF _Toc230235553 h 11 HYPERLINK l _Toc230235554 1.2 可适应应设计概概念和研研究现状状 PAGEREF _Toc230235554 h 2 HYPERLINK l _Toc230235555 1.2.1 可可适应设设计概念念的提出出 PAGEREF _Toc230235555

13、 h 2 HYPERLINK l _Toc230235556 1.2.2 可可适应设设计技术术 PAGEREF _Toc230235556 h 2 HYPERLINK l _Toc230235557 1.2.3 可可适应设设计研究究现状 PAGEREF _Toc230235557 h 33 HYPERLINK l _Toc230235558 1.3 可适应应设计相相关技术术研究现现状 PAGEREF _Toc230235558 h 4 HYPERLINK l _Toc230235559 1.3.1 产产品功能能分析 PAGEREF _Toc230235559 h 44 HYPERLINK l

14、_Toc230235560 1.3.2 模模块化设设计 PAGEREF _Toc230235560 h 5 HYPERLINK l _Toc230235561 1.3.3 产产品平台台设计 PAGEREF _Toc230235561 h 77 HYPERLINK l _Toc230235562 1.3.4 公公理化设设计 PAGEREF _Toc230235562 h 7 HYPERLINK l _Toc230235563 1.3.5 可可适应评评价 PAGEREF _Toc230235563 h 9 HYPERLINK l _Toc230235564 1.4 课题的的提出和和研究内内容 PA

15、GEREF _Toc230235564 h 9 HYPERLINK l _Toc230235565 1.4.1 课课题的提提出和意意义 PAGEREF _Toc230235565 h 9 HYPERLINK l _Toc230235566 1.4.2 课课题研究究内容 PAGEREF _Toc230235566 h 110 HYPERLINK l _Toc230235567 2.检品品机可适适应设计计基本原原理 PAGEREF _Toc230235567 h 111 HYPERLINK l _Toc230235568 2.1 面向产产品族的的可适应应设计的的概念和和基本原原理 PAGEREF

16、_Toc230235568 h 111 HYPERLINK l _Toc230235569 2.1.1 可可适应设设计 PAGEREF _Toc230235569 h 111 HYPERLINK l _Toc230235570 2.1.2 可可适应设设计的分分类 PAGEREF _Toc230235570 h 111 HYPERLINK l _Toc230235571 2.1.3 基基本概念念 PAGEREF _Toc230235571 h 12 HYPERLINK l _Toc230235572 2.2 面向多多域空间间的可适适应设计计过程 PAGEREF _Toc230235572 h 1

17、14 HYPERLINK l _Toc230235573 2.3 检品机机的可适适应设计计过程 PAGEREF _Toc230235573 h 116 HYPERLINK l _Toc230235574 2.3.1 产产品族规规划 PAGEREF _Toc230235574 h 166 HYPERLINK l _Toc230235575 2.3.2 可可适应产产品平台台设计 PAGEREF _Toc230235575 h 117 HYPERLINK l _Toc230235576 3.检品品机可适适应平台台构建 PAGEREF _Toc230235576 h 118 HYPERLINK l _

18、Toc230235577 3.1 检品机机需求分分析语产产品族规规划 PAGEREF _Toc230235577 h 188 HYPERLINK l _Toc230235578 3.1.1 检检品机需需求分析析 PAGEREF _Toc230235578 h 18 HYPERLINK l _Toc230235579 3.1.2 检检品机产产品族的的初步规规划 PAGEREF _Toc230235579 h 199 HYPERLINK l _Toc230235580 3.2 检品机机模块化化产品平平台构建建 PAGEREF _Toc230235580 h 20 HYPERLINK l _Toc2

19、30235581 3.2.1 检检品机功功能分析析 PAGEREF _Toc230235581 h 20 HYPERLINK l _Toc230235582 3.2.2 检检品机功功能结构构设计 PAGEREF _Toc230235582 h 228 HYPERLINK l _Toc230235583 4.结论论 PAGEREF _Toc230235583 h 40 HYPERLINK l _Toc230235584 参考文献献 PAGEREF _Toc230235584 h 41 HYPERLINK l _Toc230235585 致谢 PAGEREF _Toc230235585 h 422

20、 HYPERLINK l _Toc230235586 附录 PAGEREF _Toc230235586 h 433- PAGE 60-1.绪论论1.1 检品机机产品发发展与研研究1.1.1检品品机的应应用与发发展检品机主主要用于于印刷行行业和包包装行业业。检品品机是一一种具有有高精度度、高灵灵敏度的的复卷、检品设设备。适适用于卷卷筒状的的印刷薄薄膜、复复合薄膜膜及卷筒筒纸制品品的印刷刷、涂布布、复合合后的全全自动品品质检验验，也可可用于上上述材料料的复卷卷，是印印刷、涂涂布、复复合等工工序必不不可少的的检验设设备。目前国产产检品机机技术仍仍停留在在传统的的水平, 低速速、目视视而且是是间断地地

21、检测印印刷品检检测水平平多依赖赖于检查查人员的的素质无无法实现现连续、定量检检查和记记录结果果无法发发现细小小、偶发发的缺陷陷。随着市场场经济的的发展和和塑料软软包装行行业的发发展，我我国商品品包装和和装潢正正进行升升级换代代。市场场对塑料料复合软软包装产产品也提提出了越越来越高高的要求求。检品品复卷机机由人工工配合频频闪仪来来检品、剔除废废边，发发展到CCCD摄摄像机半半自动检检品再到到电脑自自动检去去不合格格产品，完全取取代人工工检验，电脑实实现真正正全检。而可加加工工件件的尺寸寸范围也也不断的的扩大，宽度可可达13300mmm，放放、收卷卷最大直直径可达达10000mmm。如汕头华华鹰软

22、包包装设备备总厂有有限公司司的FJJ-12200检品复复卷机配配有国外外先进的的3CCCD型彩彩色传感感照相机机,及先进进图象识识别系统统及贴标标装置。可实现现高速、高精度度、连续续不间断断的检查查可记录录10000个缺缺陷图象象可通过过贴标装装置在印印刷图案案有缺陷陷的位置置上贴上上标签, 通过过旧操作作系统可可与公司司的网络络系统连连接起来来, 并能能传送所所有的数数据。1.1.2检品机机的分类类可从检品品的功能能的自动动化程度度把检品品机分为为低档、中档、高档三三个类别别。高档检品品机主要要特点：主要适适应印刷刷后薄膜膜和纸张张的检验验，可正正反转，由电脑脑自动检检去不合合格产品品，完全

23、全取代人人工检验验，电脑脑实现真真正全检检。EPPC装置置准确控控制端面面平整度度，快速速调整参参数适应应产品快快速更换换，墨色色定量分分析，多多种建模模方式适适应范围围更广。机台工工人简单单操作，高级人人员精细细设置，本机具具有检品品精度高高、复卷卷整齐、生产效效率高、劳动强强度小的的特点，为下道道工序复复合节约约成本提提供良好好条件。图1-11 汕头头市华鹰鹰软包装装设备总总厂的检检品复卷卷机FJJ-12250BB型号1.2可可适应设设计概念念和研究究现状1.2.1可适适应设计计概念的的提出可适应设设计(Adaaptaablee Deesiggn，AAD)是顾佩华华教授在全球经经济、资资源

24、和环环境变迁迁以及未未来的可可持续发发展的要要求的大大环境下下，提出出的一种种全新设设计理念念。可适适应设计计是这样样的设计计：在综综合应用用各种现现代设计计技术，包括公公理化设设计、模模块化设设计、产产品平台台设计、生态设设计基础础上面向向现代产产品多任任务、多多品种、个性化化设计需需求，建建立可适适应产品品设计平平台。它通过过适应设设计和产产品满足足新的需需要，来来获得经经济和环环境效益益：新技技术、新新的客户户需求、新的市市场机会会、新的的政府法法规、新新的挑战战和竞争争。可适适应设计计是指适适应社会会经济、环境、资源的的动态变变迁；适适应技术术进步；适应用用户个性性化需求求；适应应全生

25、命命周期内内产品与与社会的的协调。从技术术方面考考虑可适适应设计计的特点点是：11) 全全面考虑虑社会对对各种产产品各个个方面的的约束，对每种种特定的的约束有有一种相相应的设设计技术术；2) 不同同的设计计技术集集成在一一个设计计平台上上，用来来约束产产品的不不同属性性和形态态；3) 在同同一个产产品模型型上，运运用可适适应设计计技术，可快速速设计出出可适应应产品。1.2.2可适适应设计计技术可适应设设计是以以许多现现代的设设计方法法为基础础（例如如模块化化设计、产品平平台设计计、产品品族规划划方法等等）。可适适应设计计是一个个多目标标设计过过程，是是一个功功能驱动动结构设设计的过过程。它它要

26、求前前期概念念、结构构设计规规划人员员既要尽尽量收集集、把握握、消化化掉现有有的客户户、市场场需求，又要尽尽可能设设想可能能的、潜潜在的、现在未未能表达达出、表表现出来来的需求求（功能能、经济济、能源源、环境境、人性性化等）。前期期的一些些考虑也也许未必必能立即即在实际际中应用用，但在在不断的的实践过过程中，作为一一种知识识、试验验甚至是是实体产产品储备备可大大大增加企企业对未未来应变变的敏捷捷反应能能力。可可适应设设计背后后的哲理理是一种种适应新新需求并并且当环环境变化化时重用用产品和和设计的的能力。可适应应能力在在时间上上延长了了产品的的服务，或者扩扩展产品品进入其其他应用用。可适适应产品

27、品在生命命和应用用能力上上的扩展展通常需需要额外外的工作作，称之之为适应应过程。可适应应性比可可再用性性优越性性体现在在：可适适应性可可以使用用所需的的绝大部部分部件件，而可可在用性性则在产产品供应应链的早早期阶段段就要回回收材料料并重新新制造。可适应设设计的主主要内容容模块化化设计、平台设设计、总总线/接口设设计、功功能结结构映射射、可适适应性评评价等。可适应应设计过过程包括括产品建建模、产产品平台台构建、总线接接口设计计、可适适应评价价。1.2.3可适适应设计计研究现现状可适应设设计的理理念最早早由顾佩佩华教授授在卡尔尔加里大大学时提提出，他他在文章章中讨论论了可适适应设计计作为一一种设计

28、计哲理其其目的不不仅是企企业的成成功也包包括对环环境的保保护，并并定义可可适应性性为产品品的功能能或服务务的延伸伸，文章章提出了了两种类类型的可可适应性性：设计计的可适适应性和和产品的的可适应应性，可可适应设设计的三三个核心心因素是是：功能能独立、可适应应性的度度量和设设计过程程模型函函数。这这可以说说是国外外的一些些研究情情况。在国内，华中科科技大学学的Peeigeen LLi 教教授把针针对产品品的可适适应设计计的重点点放在实实现产品品的调节节和适应应能力：不仅能能满足顾顾客的要要求而且且能满足足当前的的和进化化的产品品环境。提出了了面向产产品的可可适应设设计方法法架构(产品系系统信息息设

29、计评价)、产品品到产品品系统的的可适应应度定量量评价方方法，并并指出了了如何在在工业中中实施此此方法的的指导方方针。天津大学学产品设设计与制制造研究究所也是是从事可可适应设设计研究究机构。在学术术论文文文中提出出了一种种新的产产品族可可适应度度评价方方法，并并确定了了重用设设计和可可适应度度的四个个因素：产品总总体布局局、截面面形式、筋板布布局元结结构和筋筋板，并并将可适适应设计计简介陈陈述为在在可适应应边界下下的可适适应平台台设计。提出了了两个共共用性决决策标准准：灵敏敏度和相相似度。通过广广义模块块化方法法和对元元建模的的变型得得到产品品变型。针对可可适应设设计的方方法和应应用做了了全面和

30、和系统的的阐述。提出了了可适应应性的三三种类型型：产品品可适应应性、设设计可适适应性和和制造可可适应性性。在产产品的功功能结构构、物理理结构的的基础上上，针对对机械产产品结构构，研究究了实现现产品可可适应设设计的具具体方法法，包括括可适应应平台设设计、可可适应模模块设计计和可适适应接口口设计。分析了了产品平平台的四四种类型型：广义义平台、工艺和和制造平平台、标标准部件件平台和和模块化化平台。提出了了五种可可适应接接口类型型：机械械接口、能量转转换接口口、电气气接口、固件驱驱动接口口和软件件接口。建立了了可适应应设计过过程模型型，指出出可适应应设计是是在一定定的可适适应度和和性能鲁鲁棒裕度度约束

31、下下面向产产品族的的系统优优化设计计。实现现可适应应设计的的实用技技术包括括基于灵灵敏度分分析和相相似分析析平台变变量决策策、基于于广义柔柔性模块块的变型型产品创创建、综综合各种种现代设设计技术术的可适适应设计计系统构构建等。针对机机械结构构设计，给出了了可适应应度和性性能鲁棒棒裕度的的具体计计算公式式。针对对喷涂机机器人研研究了实实现可适适应设计计的方法法和技术术，并提提出了机机械总线线的思想想，其在在研究了了可适应应设计一一般方法法的基础础上针对对管道喷喷涂机和和箱体喷喷涂机的的具体情情况进行行了模块块划分、平台构构造、模模块模型型创建、产品结结构强度度评价等等系列工工作，并并进行了了总线

32、接接口的创创建技术术研究，在此基基础上完完成了计计算机辅辅助喷涂涂机可适适应设计计系统开开发工作作 2。1.3可可适应设设计相关关技术研研究现状状1.3.1产品品功能分分析功能分析析是工程程设计中中的一种种重要手手段，它它处于产产品设计计的概念念设计阶阶段，是是产品设设计的第第一步 33。分析功能能是为了了将顾客客的需求求映射成成一种清清晰的描描述，它它包括对对功能的的认识以以及功能能的分析析、分解解和组合合。在对对旧产品品的改造造设计中中，只有有用功能能的观点点来观察察和认识识机器才才能抓住住其本质质，使思思维从现现有的结结构形式式中超脱脱出来，探寻更更多更新新的原理理方案，不断推推进技术术

33、的发展展。而进进行一种种新产品品的设计计，实际际上就是是根据用用户要求求将所确确定的总总功能落落实到具具体结构构上。在在设计开开始时，对产品品总功能能的认识识往往是是概括性性的，比比较抽象象的，并并带有一一定的复复杂性。直接从从总功能能获得实实现功能能的具体体结构是是不可能能，因此此，需要要通过功功能分析析和分解解，从简简单的子子功能中中找出所所对应的的实体方方案。功能是产产品所具具有的重重要属性性，是从从使用角角度对产产品提出出的要求求。就机机械产品品而言，功能就就是产品品必须解解决的问问题，以以及为解解决此问问题产品品应完成成的动作作和发挥挥的作用用。在机机械设计计领域内内，功能能是确定定

34、所研究究的产品品应该做做什么，或者要要达到什什么目的的，并指指出特定定的解决决途径。在模块块化设计计中，功功能就是是产品（或模块块）所具具有的能能满足用用户需要要的特性性，或者者说是产产品（或或模块）所具有有的效能能、用途途和使用用价值。现在有有一种说说法：顾顾客购买买的实质质上是一一种或多多种功能能，产品品充其量量是功能能的载体体。为了更好好地分析析设计对对象的功功能，排排出功能能重要性性序列，下面首首先对机机械产品品的功能能进行分分类4：（1）按按功能的的重要程程度分类类。可分分为基本本功能和和辅助功功能。（2）按按功能的的用途分分类。一一般可分分为驱动动功能、传动功功能、控控制功能能、工

35、作作功能。其中，机器以以工作部部件完成成工作功功能；动动力源实实现驱动动功能，常反映映能量传传递及转转换；传传动功能能反映运运动和动动力的传传递，包包括运动动方向、大小、性质的的变化，它的功功能载体体可以是是电力、液压或或机械式式的。（3）按按功能的的性质分分类。可可分为使使用功能能和美学学功能。其中使使用功能能指产品品的运用用性、可可靠性、安全性性和可维维护性等等，而美美学功能能则主要要指产品品的造型型、色彩彩装饰等等。（4）按按使用要要求分类类。可分分为必要要功能和和不必要要功能。其中完完成总功功能不可可缺少的的功能是是必要功功能，而而不必要要功能包包括冗余余功能和和过剩功功能。原原则上是

36、是保证必必要功能能，调整整过剩功功能，去去除冗余余功能。但是有有的产品品设计中中冗余功功能有其其另外的的作用。如机床床模块化化设计中中一些模模块的结结构冗余余，在某某种模块块拼装中中是冗余余，而在在另一种种类型的的模块拼拼装中则则是必要要功能。所以必必要的冗冗余是允允许的。1.3.2模块块化设计计模块化原原理不但但是方法法学也是是一种思思想.无无论在任任何行业业都有模模块化设设计的思思想,尤尤其适合合应用于于信息技技术方面面，效果果更明显显。在模块化化原理设设计方法法及应用用一书书中对模模块化的的理解:通过对对某一类类产品系系统的分分析和研研究,把把其中含含有相同同或相似似的功能能单元分分离处

37、理理,用标标准化的的原理进进行统一一,归并并,简化化,以通通用单元元的形式式独立存存在.这这就是分分解而得得到的模模块,然然后用不不同的模模块组合合来形成成多种产产品.这这种分解解和组合合的全过过程就是是模块化化.新产产品(系系统)=通用模模块(不不变的部部分)+专用模模块(变变动的部部分)。在日常的的生活当当中,模块化化的思想想（电脑脑主板、积木等等）无处处不在。模块化化设计最最早是在在50 年代由由欧美国国家的学学者提出出5。作为一种种现代的的设计方方法，模模块化的的产生有有着它深深刻的时时代背景景。童时时中在文文献指出出模块化化产生的的时代背背景为：（1）社会需需求的多多样化和和高级化化

38、；（2）小批量量、多品品种的生生产方式式；（3）生产的的分散化化；（4）生产的的社会化化和市场场的全球球化。企企业实行行模块化化的目的的是为了了提高效效率，减减少成本本（产品品设计和和企业管管理）66。模块化的的在不同同领域的的具体不不同定义义。计算机程程序设计计之模块块化设计计。所谓的的模块化化设计，简单地地说就是是程序的的编写不不是开始始就逐条条录入计计算机语语句和指指令，而而是首先先用主程程序、子子程序、子过程程等框架架把软件件的主要要结构和和流程描描述出来来，并定定义和调调试好各各个框架架之间的的输入、输出链链接关系系。逐步步求精的的结果是是得到一一系列以以功能块块为单位位的算法法描述

39、。以功能能块为单单位进行行程序设设计，实实现其求求解算法法的方法法称为模模块化。模块化化的目的的是为了了降低程程序复杂杂度，使使程序设设计、调调试和维维护等操操作简单单化。产品设计计之模块块化设计计。为开发发具有多多种功能能的不同同产品，不必对对每种产产品施以以单独设设计，而而是精心心设计出出多种模模块，将将其经过过不同方方式的组组合来构构成不同同产品，以解决决产品品品种、规规格也设设计制造造周期、成本之之间的矛矛盾，这这就是模模块化设设计的含含义。模模块化设设计与产产品标准准化设计计、系列列化设计计密切相相关，即即所谓的的“三化化”。“三化”互相影影响、互互相制约约，通常常合在一一起作为为评

40、定产产品质量量优劣的的重要指指标，是是现代化化原理开开始用于于机床设设计，到到本世纪纪50年年代，欧欧美一些些国家正正式提出出“模块块化设计计”概念念，把模模块化设设计提到到理论高高度来研研究。目目前，模模块化设设计的思思想已渗渗透到许许多领域域，例如如机床、减速器器、家电电、计算算机等等等。在每每个领域域，模块块及模块块化设计计都有其其特定的的含义。模块：一一组具有有同一功功能和接接合要素素（指联联接部位位的形状状、尺寸寸、联接接件间的的配合或或啮合等等），但但性能、规格或或结构不不同却能能互换的的单元。机械产品品的模块块化设计计。床卡具具、联轴轴器可称称为模块块，有些些零部件件如插头头、插

41、座座，广而而言之也也可称为为模块，但不如如称为标标准件为好。在模块块化设计计中，也也用到大大量的标标准件，但模块块多指标标准件之之外、仍仍需被设设计而又又可以用用于不同同的组合合、从而而形成具具有不同同功能的的设备的的单元。模块化设设计：在在对产品品进行市市场预测测的基础上上，并对对一定范范围内的的产品或或系统进进行功能能分析的的基础上上，划分分并设计计出一系系列功能能独立、结构独独立的基基本单元元-模块块，并使使模块系系列化、通用化化、标准准化，通通过模块块的选择择和组合合组成不不同的产产品或系系统，以以满足不不同的需需求。可可见，模模块化设设计是一一个功能能分解设计模模块模块组组合的分分解

42、和组组合的过过程，模模块化设设计注重重产品或或系统的的功能独独立与结结构独立立。在模模块化设设计过程程中，不不可避免免的涉及及到模块块的接口口设计。模块化化设计中中的接口口指是有有着相互互结合关关系的模模块在结结合部位位存在的的具有一一定几何何形状、尺寸和和精度的的边界结结合表面面。模块块化设计计中要求求接口标标准化、易于加加工。这这种设计计方法称称为模块块化设计计。模块化设设计的主主要方式式有：（1）横横系列模模块化设设计。不不改变产产品主参参数，利利用模块块发展变变形产品品。这种种方式是是易实现现，应用用最广。常是在在基型品品种上更更换或添添加模块块，形成成新的变变形品种种。例如如，更换换

43、端面铣铣床的铣铣头，可可以加装装立铣头头、卧铣铣头、转转塔铣头头等，形形成立式式铣床、卧式铣铣床或转转塔铣床床等。（2）纵纵系列模模块化设设计。在在同一类类型中对对不同规规格的基基型产品品进行设设计。主主参数不不同，动动力参数数也往往往不同，导致结结构形式式和尺寸寸不同，因此较较横系列列模块化化设计复复杂。若若把与动动力参数数有关的的零部件件设计成成相同的的通用模模块，势势必造成成强度或或刚度的的欠缺或或冗余，欠缺影影响功能能发挥，冗余则则造成结结构庞大大、材料料浪费。因而，在与动动力参数数有关的的模块设设计时，往往合合理划分分区段，只在同同一区段段内模块块通用；而对于于与动力力或尺寸寸无关的

44、的模块，则可在在更大范范围内通通用。（3）横横系列和和跨系列列模块化化设计。除发展展横系列列产品之之外，改改变某些些模块还还能得到到其它系系列产品品者，便便属于横横系列和和跨系列列模块化化设计了了。德国国沙曼机机床厂生生产的模模块化镗镗铣床，除可发发展横系系列的数数控及各各型镗铣铣加工中中心外，更换立立柱、滑滑座及工工作台，即可将将镗铣床床变为跨跨系列的的落地镗镗床。（4）全全系列模模块化设设计。全全系列包包括纵系系列和横横系列。例如，德国某某厂生产产的工具具铣，除除可改变变为立铣铣头、卧卧铣头、转塔铣铣头等形形成横系系列产品品外，还还可改变变床身、横梁的的高度和和长度，得到三三种纵系系列的产

45、产品。（5）全全系列和和跨系列列模块化化设计。主要是是在全系系列基础础上用于于结构比比较类似似的跨产产品的模模块化设设计上。例如，全系列列的龙门门铣床结结构与龙龙门刨、龙门刨刨床和龙龙门导轨轨磨床相相似，可可以发展展跨系列列模块化化设计。1.3.3产品品平台设设计对产品平平台术语语的定义义有多种种，产品品平台是是一组产产品共享享设计与与零部件件的集合合，通过过对产品品平台添添加、去去除和替替换一个个或多个个模块可可以衍生生出不同同的产品品。共享享同一个个产品平平台的产产品系列列就构成成了产品品族。产产品族中中的单个个产品叫叫做产品品变量。产品族族中所有有的产品品变量具具有相似似性，它它们共享享

46、相同的的结构和和产品技技术7。目前产品品平台的的类型有有：模块块化产品品平台、参数化化产品平平台和柔柔性模块块化平台台。在模模块化产产品平台台中平台台由模块块构成，部件、零件、特征、接口具具有通用用性，模模块可组组合、可可互换；参数化化平台由由一组参参数描述述，部分分参数具具有通用用性，部部分参数数尺度可可调整。柔性模模块化平平台综合合了上述述两种平平台的优优点。针对单一一的产品品的开发发模式的的弊端: 不同同产品或或产品线线中失去去通用性性、兼容容性、标标准化和和模块化化，产品品平台的的开发模模式则可可以增加加产品的的多样性性和减少少管理的的复杂性性，并可可以降低低开发成成本缩短短供货周周期

47、。采采用产品品平台的的开发模模式尤其其适合于于大型复复杂系统统或机构构，比如如大型的的交通工工具（汽汽车、飞飞机）。美国的的波音和和法国的的空客以以及福特特汽车则则是应用用产品平平台设计计的典范范。在基于产产品平台台的开发发模式中中，产品品平台的的构建尤尤为重要要。早期期的产品品平台构构建方法法是Tiimotthy W. Simmpsoon, Jonnathhan R.AA.Maaierr在文献献8提出了了自顶向向下法和和自底向向上法。自顶向向下法是是针对新新产品开开发的规规划方法法，它从从分析市市场/客户的的需求数数据入手手，在此此基础之之上确定定产品的的功能、特性，再把这这些产品品的功能能

48、、特性性转化为为用共用用产品平平台和不不同功能能模块来来表达的的框架结结构。有有些文章章采用自自底向上上法以已已有产品品的功能能结构为为基础，通过划划分产品品模块、分析模模块性矩矩阵得到到模块化化产品平平台。在产品方方案设计计阶段构构建模块块化产品品平台的的方法该该方法采采用模块块设计思思想，将将产品按按照功能能划分模模块。用用模块来来构建产产品平台台。在构构建产品品平台时时充分利利用可调调节模块块的参数数化设计计特点，最大程程度地扩扩展了产产品平台台，使基基于产品品平台的的产品族族设计能能够快速速、高效效地完成成。以产产品族多多样化指指标与耦耦合指标标来构建建产品族族的模块块化平台台结构。这

49、两种种方法都都是模块块化产品品平台构构建的例例子。广义模块块化法以以柔性元元结构为为基础构构建广义义模块化化产品族族和产品品平台则则是柔性性模块化化平台的的例子。在大规模模定制中中,也引用用了产品品平台，认为产产品平台台是实现现大规模模定制的的一种手手段。1.3.4公理理化设计计公理化设设计理论论(Axxiommatiic DDesiign Theeoryy)是由由麻省理理工大学学机械系系的NaamP.Suhh 提出出的。它它将信息息量引入入了设计计过程，是一种种可量化化的设计计原理。目前有有代表性性的应用用主要集集中在机机械产品品设计、软件设设计等方方面。公理化设设计的四四个主要要概念是是：

50、域（Dommainn）、层层次（HHierrarcchiees）、曲折映映射（ZZigzzagggng）和设计计公理（Dessignn Axxiomms）。其思想想的核心心是多域域映射，即把设设计活动动分为用用户域（Cusstommer Dommainn）、功功能域（Funnctiionaal DDomaain）、物理理域（PPhyssicaal DDomaain）和流程程域（PProccesss Doomaiin）。用户域域代表用用户关心心的目标标，用顾顾客需求求（Cuustoomerr Neeedss）来代代表。功功能域代代表设计计方案的的功能需需求，用用功能需需求（FFuncctioon

51、all Reequiiremmentt）来代代表，功功能需求求之间要要满足约约束（CConsstraaintts）。物理域域描述设设计方案案的设计计参数（Dessignn Paarammeteers），工艺艺域表达达用于实实现设计计参数的的流程变变量（PProccesss Vaariaablees）。四个域域的相互互关系和和作用如如图1-2所示示。CAs。概念设计产品设计工序设计FRs。DPsPVs顾客域功能域物理域工序域映射映射映射图1-22 设计计过程的的四个域域关系对于每一一对相邻邻的域，左边域域表示“Whaat：要要获得什什么”，右边边域表示示“Howw：打算算如何获获得”，为了了能够

52、详详细了解解右边域域能否真真正满足足左边域域的要求求，二者者需要通通过“映射”矩阵建建立关系系。公理设计计的思想想为设计计的四个个域的映映射过程程需要遵遵循设计计两个基基本公理理：独立立性公理理和信息息公理。独立性公公理：保保持功能能需求的的独立性性。在一一个多功功能的设设计里，设计结结果必须须是每个个FR 不影响响其他的的FRss，且有有一组正正确的设设计参数数（DPPs）可可以满足足FRss和个FRRs 之之间的独独立性。信息公理理：使设设计中信信息量最最小。最最好的设设计是信信息量最最少的非非耦合设设计。1.3.5 可适适应评价价任何设计计都离不不开评价价，评价价实质上上就是一一个对产产

53、品开发发的逐步步寻优过过程（本本论文对对这部分分只是理理论性探探讨）。人们在在设计过过程中可可能自然然的会对对各种方方案进行行比较，这种根根据经验验所获得得的结果果缺乏科科学的理理论依据据，因此此有必要要对评价价的方法法做一个个理论和和科学的的研究。评价方方法的发发展也经经历了从从简单的的评价技术经经济评价价法模糊综综合评判判法。文献9中比较较了技术术经济评评价法与与模糊综综合评判判法的优优劣，认认为技术术经济评评价法易易于找出出方案的的弱点并并加以改改进，而而模糊评评判法适适合于将将定性的的模糊信信息定量量化，两两者的主主要区别别还是在在于有关关经济性性评价因因素的确确定。对对于模糊糊评价法

54、法的应用用，讨论论了在新新型钥匙匙机设计计中的应应用。对于可适适应设计计的评价价，PGu中提提出以产产品的制制造设计计成本来来评价产产品可适适应性的的大小。他认为为任何一一个行为为都包含含了两个个特征：在一定定的约束束下实现现目标；消耗成成本。而而企业追追求的是是成本必必须最小小化，这这有利于于资源的的节约和和社会的的可持续续发展。PGu 还指出出成本(总成本本)不仅指指设计中中的资源源消耗，而且包包括适应应已有产产品的工工程行为为过程中中所耗费费的资源源。并且且这篇文文章中提提出了已已有产品品或者某某个设计计的可适适应性的的计算方方法，认认为产品品/设计可可适应性性A(PP)与适适应任务务的

55、可适适应性因因素AFF(Tppi)及及任务的的实现概概率Prr(Tppi)成成正比10。针对制制造系统统提出了了可重复复使用的的概念，研究了了制造系系统的可可重复估估计问题题。提出出了基于于可适应应设计的的产品族族可适应应度度量量方法。其研究究的内容容主要包包括：可可适应度度分类、可适应应度的影影响分析析、可适适应度的的评价等等。1.4 课题的的提出和和研究内内容1.4.1 课课题的提提出和意意义 市场的的日益竞竞争和印印刷行业业的发展展给检品品复卷机机提出了了新的要要求。检检品复卷卷机主要要用于印印刷品印印后的品品质检测测与复卷卷，产品品的型号号与规格格繁多。为了能能够实现现设计与与产品的的

56、再利用用，可适适应设计计理论应应运而生生，用于于解决产产品、资资源、能能源以及及环境之之间的和和谐。在在市场导导向的作作用下，可适应应设计为为企业带带来产品品多样化化，成本本大幅度度降低、占据市市场有利利地位的的关键。面对如此此的境况况，检品品机可适适应产品品平台设设计方法法的研究究具有如如下的优优点和意意义：(1) 设计方方面：快快速提出出设计方方案，提提供多样样化的产产品。(2) 制造方方面：降降低生产产成本与与生产时时间，对对生产材材料统筹筹管理。(3) 用户方方面：满满足用户户多功能能需求，利用率率高，零零部件的的拆装与与维修方方便，大大幅降低低用户的的使用成成本。1.4.2 课课题研

57、究究内容本文针对对检品机的的具体特特点应用用了基于于产品平平台的可可适应设设计的一一般方法法，对检检品机的的可适应应设计原原理、需需求分析析、功能能模块划划分、产产品平台台构建进进行了综综合讨论论。 全文的的内容安安排如下下：第一部分分：绪论论。介绍绍了本课课题的研研究意义义和背景景。首先先介绍了了检品复复卷机的的发展以以及研究究现状，接着阐阐述了可可适应设设计的基基本概念念，在此此基础上上论述了了可适应应设计相相关技术术的研究究现状，包括产产品功能能分析、模块化化设计、产品平平台设计计等，最最后阐述述了本课课题的研研究内容容。第二部分分：检品机可可适应设设计基本本原理。首先介介绍了面面向产品

58、品族可适适应设计计概念和和可适应应设计过过程与工工具，并并提出了了面向多多域空间间的可适适应设计计过程。接着具具体阐述述了检品品机的可可适应设设计过程程。第三部分分：检品品机可适适应平台台设计。首先检检品机产产品族规规划，进进行了检检品机的的需求分分析和功功能分析析；对模模块化产产品平台台构建理理论做了了阐述。最后应应用检品品机的平平台构建建做了实实例解析析。2.检品品机可适适应设计计基本原原理本部分首首先对可可适应设设计的基基本原理理进行深深入系统统的研究究，在可可适应设设计基本本原理和和设计过过程分析析的基础础上探讨讨检品机机的可适适应设计计过程。2.1 面向产产品族的的可适应应设计的的概

59、念和和基本原原理2.1.1 可适适应设计计首先产品品的性能能是指产产品的功功能和质质量，功功能是实实现用户户需要的的某种行行为的能能力，质质量是指指产品能能实现其其功能的的程度和和在使用用期内功功能的保保持性。可适应性性是指能能够满足足多样性性和变化化需求的的产品性性能。而而在创造造产品这这种可适适应性的的过程就就是产品品的可适适应设计计。可适应设设计的目目的就是是：研发发在设计计过程和和产品本本身都具具有可适适应性的的产品来来满足新新技术、新顾客客的需要要，实现现设计与与产品的的再利用用。可适应产产品设计计正是在在对产品品设计、制造和和使用过过程中产产品性能能的变化化（包括括增强、退化、转移

60、等等）和用用户需求求变化分分析后提提出的设设计概念念，即保保持产品品基本结结构不变变的前提提下，通通过提高高产品的的功能适适应能力力，来满满足用户户不同和和变化的的使用需需求。可可适应性性与柔性性不同。柔性允允许以后后增加一一些设施施，因此此有可能能需要重重建，建建立新设设备或结结构重构构。而可可适应性性是指具具有适应应变更的的能力，而仅仅仅只需要要最小的的修改，即使需需求同预预期的有有很大差差别。 可适应应设计面面向产品品的全生生命周期期，其目目标是拓拓展设计计和产品品的效用用。实现现可适应应设计的的方法之之一就是是基于局局部的修修改、重重用和替替换。可适应设设计的优优点：（1）可可以设计计