产品可装配性设计评价指标体系

机械设计

MACHINE DESIGN

1999年　第3期　第3卷　Vol.3　No.3

1999

产品可装配性设计评价指标体系**

郑寿森　祁新梅　杜晓荣　王治森

摘要：本文在装配体二叉树模型的基础上，以装配单元为基础提出了可装配性指标体系，提出了经济、生产率及技术三个评价指标，建立了相应的评价模型、算法及总体框架。

关键词：可装配性，评价，指标体系。

99-3-26 The evaluational index system of assembling ability product design

Zheng Shousen(Hefei University of Technology)

Abstract:Based on the binary tree model of an assembly body and took the assembling unit as a foundation this paper put forward an index system of assembling ability，advanced three evaluational indexes of ecconomy，productivity and technology and finally established the corresponding evaluation model，algorithm and overall frame．

Key words: Assembling ability，Evaluation，Index system．

Fig3 Tab0 Ref6

“Jixie Sheji”8195 1　前言

并行工程要求在产品设计阶段就要考虑整个产品生命周期内各个环节所关联的因素：包括可制造性、可装配性、可测试性、可维护性等。其中可装配性设计(Design For Assembly DFA)对产品的整个开发周期、成本及质量的影响很大。目前国内对可装配性设计各环节因素研究较多，但对产品的可装配性进行定量、定性的评价，并在评价结果的基础上提出改进设计的研究则较少，成熟的系统几乎没有。国外虽有类似的系统，但由于商业、技术因素，我们对其深层次的系统逻辑及体系结构不得而知。本文以前期研究的二叉树模型为基础，提出了层次指标体系、评价数学模型及框架结构。

2　可装配性的指标体系

二叉树模型及面向对象的技术要求每个装配单元(部件或零件)为独立的对象，即每个结点为一相对独立的对象。因此，我们的指标体系即以装配单元为基础，后续的评价则体现为结点的迭代和遍历。指标体系如图1所示。

图1　装配单元指标体系层次结构

图中装配关系体现了该装配单元在整个装配体及装配过程中的位置。技术、经济、生产率属性则从三个层面反映了装配单元的可装配性指标。模型中，零件也是一个特殊的装配单元，即叶结点，该结点做为装配单元，具有图中所示各种指标。除此之外，还有其特殊性：虽然在装配模型中是叶结点，但并不是制造过程的起点，而是零件加工和装配的联接部分。零件的可制造性在整个产品的开发过程中起着重要的作用。因此，在本体系结构中有专门针对零件提出的指标，如零件的结构工艺性等。对于非叶结点，该项为空；若是叶结点，图中的其它指标如基准、联接、运动均指零件的基准、零件之间的联接、运动等。在实际操作和运算中，叶结点可做为产品的可装配性评价与零件的可制造性评价的接口。

对于最低层次的属性，必须经过规范化、分级化处理，然后给出其确切的定义。如装配单元的零件形状有几类，是简单轴对称，还是平面对称；工人的熟练程度分为几级等。都是评价体系得以运作的基础。由于产品装配关系复杂、零件形状的多样性、装配过程的不标准、过多人为因素影响等，使得这些处理较为繁杂，需要做大量的收集整理工作。

3　可装配性评价数学模型

对于生产率及经济性等可定量计算的指标，我们采用迭加法或加权迭加法进行。

3.1　经济性指标

C i=C ai+C ci+C ei+C mi

式中：n——装配次数；

C——总费用；

C i——第i个装配单元所需费用；

C ai、C ci、C ei、C mi——分别为第i个装配单元的装配、检验、设备、材料费用。 算法如图2所示。

A—装配单元(结点)　A→LSON-单元左结点

　A→RSON-单元右结点　A→LSON-单元父结点

　PLUS-单元累加标志

图2　二叉树后序遍历算法

3.2　生产率指标

T i=T ai+T ci+T hi (i=1,n)

式中：T——总时间；

T i——第i个装配单元所需时间；

T ai、T ci、T hi——分别为第i个装配单元的装配、检验、辅助所需时间

算法如图2所示。

3.3　技术性指标

技术性指标包含的因素众多，难用定量的、明确的评价准则，且因生产地点、设备、技术的进步及工人素质的不同呈现很大差异，在时间上与空间上呈现动态。我们采用模糊数学中的模糊评判法。

式中：U——评判因素集；

V——评价集；

A——各因素权重向量；

R——评价矩阵；

B——模糊评判的结果向量。

3.4　综合评价

TOTAL=C q*C+T q*T+J q*J

式中：J——技术性指标；

C q、T q、J q——分别为经济、生产率、技术权值。

4　评价过程框图

　见图3

图3　评价过程框图

5　总结

本文提出了基于二叉树装配模型的可装配性分层指标体系，从经济、技术、生产率及三元组合等方面提出了加权迭加的数学模型及总体框架，对产品可装配性评价做了初步探索。

国家863资助课题(合同号863-511-9607-005)

作者单位:合肥工业大学CIMS所　合肥　230009