面向产品开发过程仿真的知识工作基础数据研究

论文摘要

产品是现代制造企业赖以生存和发展的根本,企业的市场竞争力归根结底是产品竞争力。随着产品复杂性的提高以及协同设计等先进设计模式的推广,产品开发过程的复杂性和不确定性特点越来越明显。因此,通过动态仿真对产品开发过程进行预测、评价、管理与改进,一直是产品开发和设计过程管理的关键问题。为客观地描述产品开发过程的复杂性和不确定性,体现人因与组织因素对产品开发过程的影响,本文从设计者的角度建立了一个以智能主体模型为核心的集成过程仿真模型,提出了一种基于信息流约束的任务建模方法,并提出了一套仿真模型的基础数据框架。围绕对仿真模型基础数据的研究,本文提出了一套基础数据的研究方法并明确了研究范围。随后以变速箱传动轴的设计过程为具体研究背景,设计并开发了一套面向轴类零件的设计时间研究实验程序,设计了一套正交回归实验设计方案,用于研究变速箱传动轴设计中产品特征和人的设计能力对设计时间的影响。基于所提出的实验方案,进行了具体的实验研究。首先实现了对参试者设计能力的测试,并以此为依据对参试者分组。然后研究了设计者设计能力和任务负荷水平对设计者脑力负荷的影响以及设计者设计能力对设计失误的影响,分析了变速箱传动轴的设计时间与设计者设计能力和产品特征的影响规律,实现了对变速箱传动轴的设计时间的概念模型的推导,并通过数学检验的方法证明了其有效性。最后,将研究结果应用于基于仿真模型开发的仿真程序当中,为仿真模型提供了重要的基础数据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题提出的背景和意义
• 1.2 国内外相关领域的研究现状
• 1.2.1 国内外产品开发过程建模与仿真研究的现状与问题
• 1.2.2 国内外知识工作基础数据研究现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 以人为中心的产品开发过程集成仿真模型
• 2.1 概述
• 2.2 以人为中心的产品开发过程集成仿真模型
• 2.3 仿真分模型的定义
• 2.4 面向集成仿真模型的基础数据框架
• 2.4.1 基础数据框架的建立
• 2.4.2 基础数据的研究方法
• 2.5 本章小结
• 3 面向产品设计的脑力负荷及时间研究实验设计
• 3.1 指标和因素的确定
• 3.2 指标检验
• 3.3 实验设计
• 3.3.1 非线性回归设计的线性化处理
• 3.3.2 实验的回归正交设计
• 3.3.3 实验参试者
• 3.3.4 实验任务
• 3.3.5 实验设备及工具
• 3.3.6 实验流程
• 3.4 本章小结
• 4 实验程序开发及结果分析
• 4.1 面向轴类零件的设计时间研究实验程序
• 4.1.1 开发工具
• 4.1.2 需要实现的功能模块
• 4.1.3 程序运行流程
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 参试者设计能力测试与分析
• 4.2.2 实验结果分析与结论
• 4.2.3 应用
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 声明与调查
• 附录B 实验任务
• 附录C 实验原始数据
• 附录D 攻读硕士学位期间从事的研究工作及取得的成果