一种复杂产品的复杂模型的建立方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种复杂产品的模型建立方法，尤其是设及一种复杂产品的复杂模型 的建立方法。
【背景技术】
[0002] 复杂产品属于复杂系统的一种，因此又被称为复杂产品系统（Complex Product System，CoPS)，复杂产品系统是指研发成本高、规模大、技术含量高、单件或小批量定制化、 集成度高的的大型产品、系统或基础设施。它包括大型通讯系统、航空航天系统、大型船只、 电力网络控制系统、高速列车、大型武器装备等。
[0003] 从上世纪屯十年代末或者是八十年代中期开始，国外展开了一系列比较系统的、 大规模的对复杂系统及复杂系统复杂性的研究，取得了重要的成就，使得人们对复杂系统 有了更加深入的了解，随着研究的推进，目前关于复杂系统的复杂性共有五个学派，如表1 所示：
[0004] 表1复杂系统的复杂性的五大学派 「00051
[0006] 相较于人们对复杂系统和复杂系统复杂性的认识和研究，人们对复杂产品W及复 杂产品的复杂性的研究起步比较晚，过去十多年来，随着企业在复杂产品项目上研究的不 断深入，许多专家和研究人员通过实证方式来对复杂产品复杂性进行理论概括，例如，米勒 对大型飞行系统复杂性的研究，戴维斯对电信应用复杂性的研究，普锐斯巧等人对航空发 动机复杂性的研究，吉尔等人对德国和英国铁路系统复杂性的研究等。阿恰和霍华德等学 者通过对复杂产品复杂性的研究为复杂产品在复杂性层面提供了新的定义，新定义指出复 杂产品是指企业或生产单位所提供的高成本、大规模、技术复杂、子系统复杂、系统结构复 杂的产品，之所W强调复杂产品的复杂性，是因为通过实证研究发现复杂产品必然会设及 数量众多的子系统和零部件，需要多领域知识进行复杂的结合。阿恰和霍华德的研究使人 们认识到复杂产品的复杂性是复杂产品的本质属性，由此，人们越来越重视对复杂产品复 杂性的研究。
[0007] 人们通过研究还发现，复杂产品的复杂性是由多方面因素驱动的，主要有：
[0008] 1)市场波动性因素和不断变化的市场条件，比如原材料供应及销售量推动复杂产 品的复杂性。
[0009] 2)消费者多样性的需求驱动产品不断地组合和功能的复杂性。
[0010] 3)市场的全球化所导致的激烈竞争使得企业不断地进行自主创新驱动复杂产品 的复杂性。
[0011] 4)企业并购使得企业有更多的资源和技术，运促使企业想要集成更多的功能进入 复杂产品中，运种因素也在驱动着复杂产品的复杂性。
[0012] 5) W筒仓为导向的企业文化驱动着IT系统、金融系统和机械等领域产品的复杂 性。
[0013] 在中国，随着国内重大复杂工程如=峡工程、航母建造 W及探月工程等的开展，中 国在不断进行复杂工程产品的实践中也认识到了复杂产品及其复杂性的重要性，国内在复 杂产品及复杂性理论的研究上也正逐渐起步，并取得了一定的成果。上世纪九十年代初，钱 学森先生首先提出了 "开放的复杂巨系统"理论，运标志着中国对复杂性科学研究的开始， 随着国内对复杂产品系统和复杂系科学研究的深入，复杂性科学在国内受到了普遍的重 视。自1997年W来，关于复杂性研究的项目迅速增加，国内有关复杂性的著作和学术网站也 越来越多，著名学者成思危还按照物理结构复杂性、功能复杂性和社会经济因素复杂性= 个方面对复杂性产品进行分类。
[0014] 复杂产品具有复杂的结构和功能，能够适应广泛的市场需求，已经成为当今制造 业核屯、竞争力的体现，但是复杂的功能需求和激烈的行业竞争使得复杂产品的功能和结构 变得越来越复杂，复杂产品的设计和功能演化也变得越来越困难，难W用传统的产品设计 和功能演化理论来指导复杂产品的设计和功能演化，因此对复杂产品设计理论和功能演化 理论的研究越来越成为复杂产品制造领域研究的热点。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复杂产品的复 杂模型的建立方法。
[0016] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0017] -种复杂产品的复杂模型的建立方法，该方法包括如下步骤：
[001引（1)将复杂产品划分为n个子系统，第i个子系统记作subSi，其中i = l，2……n，并 分别建立第i个子系统的结构模型subSiM;
[0019] (2)将n个子系统的结构模型SUbSiM组合成复杂产品的整体静态结构模型，记作S:
[0020]
[0021] (3)提取n个子系统之间的链接约束函数，建立复杂产品整体链接约束模型并记作 CNs(SPre);
[0022] (4)整合复杂产品的整体静态结构模型S和整体链接约束模型CNs(SPre)，形成复 杂产品的结构模型(PS = {S，CNs (SPre)};
[0023] (5)建立复杂产品整体的功能约束函数并建立复杂产品的功能模型，记作CPF;
[0024] (6)整合复杂产品的结构模型和功能模型建立复杂产品的复杂模型CPM= {S，C化 (SPre)，CP 巧。
[0025] 所述的步骤(1)中分别建立第i个子系统的结构模型subSiM具体包括W下子步骤：
[0026] (101)分别获取第i个子系统的特征参数集合为SPi = SPi= {sii，si2-sik}，该集合中 的各元素记作Sij，si康示第i个子系统的第j个特征参数，其中j = l，2......k;
[0027] (102)分别获取n个子系统中零件的装配结构，并建立其相应的装配结构集合，表 示为：STi= {Til, Tu-TitK其中STi为第i个子系统的装配结构集合，集合中的各元素记作 Tim, Tim表示第i个子系统中第m个装配结构矩阵，其中m=l，2……t，t为装配结构矩阵的总 个数；
[0028] (103)整合第i个子系统的特征参数集合和装配结构集合得到第i个子系统的结构 模型SUbSiM: SUbSiM= {SPi，STi}。
[0029] 所述的步骤(3)具体包括如下子步骤：
[0030] (301)获取n个子系统之间的所有链接处，其个数为Cl,其中第P个链接处记作Cp, P = 1,2......Cl;
[0031] (302)结合n个子系统的特征参数集合SPi,分别建立第P个链接处的第q个链接约 束函数恒等式：=<)，并组成第P个链接处约束函数恒等式集合：
[0032]
[0033] 其中C n S表示与特征参数集合中特征参数相关的连接约束函数，
%第9个链接处连接约束函数恒等式总个数；
[0034] (303)整合Cl个连接处约束函数恒等式集合，得到复杂产品整体的链接约束模型：
[0035] 所述的步骤(5)包括如下子步骤：
[0036] (501)获取n个子系统的所有功能参数并组合成功能参数集合:FP={fi，f2…fg}， 其中g为功能参数的总个数；
[0037] (502)获取复杂产品中的所有功能约束点，其个数为C2,其中第X个功能约束点记 作 Cx, X=I ,2......C2；
[0038] (503)结合功能参数集合，针对X=I，2……C2分别建立第X个功能约束点的第y个 功能约束函数恒等式：
％第^个功能约束 点的功能约束函数恒等式总个数；
[0039] (504)建立第X个功能约束点的功能约束函数恒等式集合：
[0040]
[0041] (505)整合C2个功能约束点的功能约束函数恒等式集合，得到复杂产品整体的功 能模型：
【附图说明】
[0042] 图I为基本图形组成的子系统的结构示意图；
[0043] 图2为参考装配零件坐标系和装配零件坐标系的结构示意图；
[0044] 图3为本发明复杂产品的复杂模型的建立方法的流程图。
[0045] 图中，101为凸台，201为圆台，301为倒角。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0047] 实施例
[0048] 复杂产品的复杂性体现在复杂产品的结构和功能上，子系统的行为是子系的功能 的实现过程，同时，行为还具有结构等属性，因此可W通过行为来沟通结构复杂性和功能复 杂性，行为流还能体现复杂产品动态的结构和功能的复杂性。对于复杂产品的一些概念：
[0049] 1.复杂产品的结构模型
[0050] 复杂产品在结构上由子系统按照行为的前驱后继关系链接而成，所W要研究复杂 产品整体的结构性模型，必须要先研究组成复杂产品的子系统的结构。概括来说，复杂产品 子系统的结构包含两方面的结构信息：
[0051] 1)子系统的结构信息
[0052] 子系统实现的子功能是不同的，而功能是结构的外在体现，所W在子系统层次上 看，所有的子系统的结构都是不同的，不能用统一模型来表示的。但是从深层次来看，不论 复杂产品子系统功能有多复杂，结构有多多变，子系统都是有零件来构成的。随着近年来计 算机辅助设计CAD在产品设计领域的大规模应用，人们从CAD理论与实践经验中发现:不论 零件有多么复杂，都可W在基本图形(如点、线等)构成的草图的基础上通过各种基本操作 (如拉伸、倒角、放样等)而得到，基本图形和基本操作的种类是有限的，且可W参数化的，所 W在复杂产品子系统的组成零件的结构层面看来，每个子系统的结构都是相似的，都可W 用有限的基本图形集合和基本操作集合的子集来参数化表示的。
[0053] 2)子系统的链接组合信息
[0054] 子系统是复杂产品的组成部分，实现的是复杂产品整体功能的子集，复杂产品的 子系统通过链接组合形成复杂产品整体，所W复杂产品的结构信息还反映在子系统之间的 链接上。子系统之间的链接关系是复杂的，实际上某个子系统可W和多个子系统有链接关 系，一个子系统也可能同时链接在不同的子系统之上，但是无论子系统之间的链接关