【摘 要】
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随着科技发展与资源短缺的限制,制造商逐渐立足于生命周期视角进行产品的开发,通过降低产品在生命周期中迭代次数,提高产品竞争力。设计过程复杂性（DesignCentric Complexity,DCC）理论用于从功能的角度描述产品具有的复杂性并表征功能需求被满足的程度,提升功能需求在生命周期中的实现程度,可以有效降低产品迭代次数,提升产品品质。然而复杂性变化受到过程变量、使用环境、操作方法等产品生命周
【基金项目】
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国家自然科学基金（51975181）; 科技部创新方法工作专项（2020IM020500）
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随着科技发展与资源短缺的限制,制造商逐渐立足于生命周期视角进行产品的开发,通过降低产品在生命周期中迭代次数,提高产品竞争力。设计过程复杂性（DesignCentric Complexity,DCC）理论用于从功能的角度描述产品具有的复杂性并表征功能需求被满足的程度,提升功能需求在生命周期中的实现程度,可以有效降低产品迭代次数,提升产品品质。然而复杂性变化受到过程变量、使用环境、操作方法等产品生命周期各阶段因素的影响,良好的设计方案可能由于复杂性的演化而产生非预期的问题,使产品无法满足功能需求。论文通过分析产品功能层次具有的复杂性与物理量参数、设计矩阵等之间的联系,预估复杂性随产品生命周期的变化,并进行复杂性的转换和预防改进,从而减少返工迭代次数,提高设计效率。论文的主要研究内容如下:1.面向产品生命周期的复杂性演化驱动因素。通过分析复杂性变化和产品生命周期各阶段之间的内在联系,明确产品生命周期中驱动复杂性演化的关键因素,以及复杂性演化可能带来的问题。在此基础上,定义反映复杂性演化的特征要素分别为功能参数、设计矩阵元素。2.复杂性演化特征要素推理过程模型。首先,确定影响功能元之间相关性的设计矩阵元素;其次,依据功能结构映射结果,利用功能分析和鱼骨图工具,明确直接影响总功能系统范围的功能元,并进一步推理获取影响复杂性变化的功能参数;最后,将上述分析结果归纳为复杂性演化特征要素。3.面向产品生命周期的复杂性演化过程模型。首先,在确定产品具有的复杂性演化特征要素之后,分析功能在产品生命周期各阶段可能产生的复杂性变化情况;其次,利用TRIZ工具进行复杂性演化干预,以改进产品方案;最后,通过评估产品总功能的实现概率,获取所需的迭代方案。4.异形工件转运系统的方案设计与复杂性演化。以异形工件转运系统为例,首先,应用上述理论成果确定反映复杂性演化的特征要素;其次,对系统进行复杂性演化干预,避免系统由于制造缺陷、环境干扰等导致的工件检测不准确、工件抓取不稳定等问题;最后,依据所选的迭代方案进行样机的开发,完成异形工件转运系统机械结构、硬件和软件的详细设计,验证所提方法及过程模型的有效性与可行性。
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