An ISM, DEI, and ANP based approach for product family development
IPD集成产品开发的原理、思想与实践
①产品研发周期显著缩短;②产品成本降低;③研发费用占总收入的比率降低，人均产出率大幅提高;④产品质量普遍提高;⑤花费在中途废止项目上的费用明现减少。
三、集成产品开发中的流程重整集成产品开发中的流程重整主要关注点在：跨部门的团队、结构化的流程、项目和管道管理。
在结构化流程的每一个阶段及决策点，由不同职能部门人员组成的跨部门团队协同工作，完成产品开发战略的决策和产品的设计开发，通过项目管理和管道管理来保证项目顺利地得到开发。
1、跨部门团队建设流程运作的基本保证在于流程的组织建设。
在集成产品开发中有两类跨部门团队，一个是集成产品管理团队(IPMT)，属于高层管理决策层; 另一个是产品开发团队(PDT)，属于项目执行层。
IPMT和PDT都是由跨职能部门的成员组成，包含开发、市场、采购、财务、制造等不同部门的人员。
IPMT由相当于公司副总裁层次的人员组成，他关注产品开发投资，确保公司在市场上有正确的产品定位，保证资源到位。
IPMT同时管理非常多的PDT，并从市场的角度监控他们是否盈利，保证将公司有限的资源投到高回报的项目上。
PDT由各职能部门的代表组成，主要承担制定产品策略和产品开发业务计划，按照项目计划执行并保证及时完成，确保小组将按计划及时地将产品投放到市场。
PDT是一个虚拟的组织，其成员在产品开发期间一起工作。
PDT小组包括组长、成员、外围小组三个层次，PDT组长负责领导项目组、与项目组及领导层沟通，保证项目顺利完成;PDT成员作为职能部门的专家在项目决策和设计时代表职能部门，负责解决业务问题，同时作为与职能部门之间的桥梁，协同外围小组工作;外围小组作为PDT成员的后盾，由职能部门中工作于该项目的人员组成，与PDT组员一起负责完成项目中的具体任务。
2、结构化流程集成产品开发是一个结构化流程。
流程的不同阶段清晰定义决策评审点;这些决策评审点不仅仅是技术评审，而是技术与业务评审两者综合;其重点关注产品的市场定位及盈利情况。
基于NX－MCD_的机电产品概念设计应用与研究
第５１卷㊀第１２期２０２３年１２月㊀㊀林业机械与木工设备ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶｏｌ５１Ｎｏ.１２Ｄｅｃ.２０２３研究与设计基于ＮＸ－ＭＣＤ的机电产品概念设计应用与研究徐亚雷ꎬ㊀李㊀玮∗(西南林业大学机械与交通学院ꎬ云南昆明６５０２２４)摘㊀要:由于机电产品设计在众多领域中广泛应用ꎬ因此具有多领域㊁多学科的特点ꎮ为提高机电产品的设计质量从而赢得市场ꎬ可以借助于计算机辅助概念设计系统来进行设计ꎮ对于以机电原理㊁结构㊁知识为基础进行的的产品开发ꎬ机电产品的概念设计非常关键ꎬ能够保证机电产品的可实现性和制造性ꎬ起到指导性作用ꎮ首先ꎬ提出了基于ＵＧＮＸ平台中ＭＣＤ(ＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｃｅｐｔＤｅｓｉｇｎｅｒ)的机电产品概念设计方法ꎬ解决传统的机电产品概念设计中存在的不足ꎬ保证产品的可实现性ꎬ降低设计成本㊁缩短生产周期ꎬ有助于灵活进行方案更改ꎬ适应机械时代产品周期更替ꎻ然后ꎬ介绍了基于ＭＣＤ的机电产品概念设计的特点ꎻ最后ꎬ以五子棋设备的概念设计为例来说明基于ＭＣＤ的机电一体化产品概念设计的方法与步骤ꎬ设计结果验证了方法的可行性ꎬ并为机电设备的设计与改造升级提供了一种新的思路ꎮ关键词:机电概念设计ꎻＭＣＤꎻＰＬＣꎻ数据映射ꎻ虚拟仿真中图分类号:ＴＨ－３９㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:２０９５－２９５３(２０２３)１２－００１９－０６ＣｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎꎬＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＢａｓｅｄｏｎＮＸ－ＭＣＤＸＵＹａ￣ｌｅｉꎬＬＩＷｅｉ∗(ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎꎬＳｏｕｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＫｕｎｍｉｎｇＹｕｎｎａｎ６５０２２４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｕｅｔｏｔｈｅｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎꎬｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｄｅｓｉｇｎꎬｔｈｅｕｓｅｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｗａｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｑｕａｌｉｔｙｏｆｍｅｃｈａｎｉ￣ｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｗｉｎｍａｒｋｅｔｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ.Ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｉｓｖｅｒｙｃｒｉｔｉｃａｌꎬｗｈｉｃｈｃａｎｐｌａｙａｇｕｉｄｉｎｇｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｃｒｅａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｅｌｅｃｔｒｏｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓꎬｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｋｎｏｗｌｅｄｇｅꎬａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ.ＦｉｒｓｔｌｙꎬｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｉｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓꎬａｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｂａｓｅｄｏｎＭＣＤ(ＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｃｅｐｔＤｅｓｉｇｎｅｒ)ｉｎｔｈｅＵＧＮＸｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒｅａｌｉｚａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓꎬｒｅｄｕｃｅｄｅｓｉｇｎｃｏｓｔｓａｎｄｓｈｏｒｔｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｙｃｌｅｓ.ＨｅｌｐｓｔｏｆｌｅｘｉｂｌｙｍａｋｅｐｒｏｇｒａｍｃｈａｎｇｅｓａｎｄａｄａｐｔｔｏｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｃｙｃｌｅｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｒａꎻＳｅｃｏｎｄｌｙꎬｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｂａｓｅｄｏｎＭＣＤａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔａｋｉｎｇ㊀㊀收稿日期:２０２３－０９－０８第一作者简介:徐亚雷ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为机械工业智能制造ꎬＥ－ｍａｉｌ:２４９７６７１６６２＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ∗通讯作者:李玮ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ博士ꎬ研究方向为机电一体化及智能制造ꎬＥ－ｍａｉｌ:７７２０７４９１３＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ林业机械与木工设备第５１卷ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｂａｃｋｇａｍｍｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｓｔｅｐｓｏｆｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅ￣ｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓｐｒｏｄｕｃｔｓｂａｓｅｄｏｎＭＣＤꎬｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗｉｄｅａｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎꎬｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｕｐｇｒａｄｉｎｇｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｃｅｐｔｄｅｓｉｇｎꎻＭＣＤꎻＰＬＣꎻｄａｔａｍａｐｐｉｎｇꎻｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ随着工业４.０和智能时代的到来ꎬ机电一体化系统的设计在众多领域中广泛应用ꎬ所涉及到的专业领域逐渐增多ꎬ因此机电一体化产品不仅具有多学科㊁多领域融合的特点ꎬ而且增加了机械产品多功能性㊁智能性㊁复杂性等特点ꎬ同时给设计者提出了更高层次的要求ꎮ在经济全球化快速发展的今天ꎬ国内和国外市场竞争日益激烈ꎬ为了占领市场提高产品的竞争能力ꎬ必须缩短设计开发周期和降低成本ꎬ提高产品推陈出新的速度ꎬ来满足消费者的需求ꎮ同时ꎬ概念设计是产品设计中的重要环节ꎬ它在一定程度上决定着最终产品的性能㊁特点㊁市场反应和效率等ꎮ因此ꎬ基于机电产品的设计就要从产品结构㊁造型㊁电气设计㊁液压控制等方面开展ꎬ如何在满足产品功能的基础上实现机㊁电㊁液等设计的高度融合ꎬ就成为机电产品成功的关键ꎮ利用ＮＸ－ＭＣＤ可以实现机电液等多学科的协同工作ꎬ并且ＮＸ－ＭＣＤ中的虚拟仿真功能具有模拟实物机电产品的机械㊁电气㊁液压控制等驱动控制功能ꎬ且其提供的三维仿真和虚拟调试环境[１]ꎬ在虚拟环境中可对数字化几何模型进行调试ꎬ能够做到早发现㊁早更改㊁早调节设计中存在的问题ꎬ缩短设备开发周期和减少资源浪费ꎬ从而提高机电一体化产品的输出柔性㊁产品性能及可靠性ꎮ１㊀机电一体化概念设计利用数字化平台进行机㊁电㊁液联合协同设计ꎬ是现阶段机电产品概念设计的特点ꎬ而传统的机电一体化产品设计基本都是按照串行设计[２]的流程开展的ꎬ主要包括以下步骤:(１)机械三维模型设计ꎻ(２)电㊁液㊁气驱动系统设计ꎻ(３)传感器㊁执行器设计ꎻ(４)电气Ｉ/Ｏ资源配置及ＰＬＣ编程ꎻ(５)机械装配㊁电气装配㊁液压等独立装配ꎻ(６)机电液调试ꎬ详细流程如图１所示ꎮ一旦在后续的设计制造中产生变更ꎬ设计人员就要重新开展部分设计ꎬ修正错误ꎬ浪费大量的时间和精力ꎬ甚至出现不可逆的设计错误ꎮ这样的设计方式ꎬ给生产㊁制造㊁装配均带来了各种各样的问题ꎬ包括机电液等设计环节不协调ꎬ到装配环节才发现功能难以实现等问题ꎬ因此传统的机电一体化产品设计方式已经难以满足目前机电设备的设计与使用需求ꎮ图１㊀传统机电设计工艺基于ＮＸ－ＭＣＤ的机电产品概念设计方法[３]ꎬ机械主体地位在机电一体化系统中得到突出表现ꎬ同时ＭＣＤ具备集成式㊁概念建模和基于物理场的仿真的功能ꎬ利用ＮＸ－ＭＣＤ开展设计ꎬ能够实现机㊁电㊁液等多学科的协同工作ꎬ完成机电设备的整机设计ꎬ并赋予其数字化㊁智能化特性[４]ꎬ获取机电设备的数字化㊁智能化模型ꎬ直观地了解机电产品的运动控制特征ꎬ借此对该机电产品的设计及实现进行评估ꎬ做出更好的决策ꎬ可在开发周期最初阶段迅速创建并验证备选概念ꎬ有助于设计者更快交付设计㊁减少设计流程后期出现的集成问题本文以五子棋机电设备为研究对象ꎬ阐述了ＮＸ－ＭＣＤ的具体设计流程和方法ꎬ实现机电一体化设备驱动数据与控制数据的映射ꎬ实现整机设备的数字化仿真与调试ꎬ为物理设备的有效控制与运行提供保证ꎮ利用ＮＸ－ＭＣＤ软件ꎬ可以最大程度提高机电概念产品的设计工作效率㊁设计质量㊁设计效果ꎮ凭借该解决方案ꎬ可获取对象中的机电一体化设置ꎬ并将这些设置存储在库中ꎬ以便后续重用ꎮ在重用过程中ꎬ可以凭借经验进行概念设计ꎬ并且有助于避免重新设计和提高开发速度ꎮ２㊀基于五子棋设备的机电概念设计２.１㊀系统的构成以五子棋设备的机电概念设计为例ꎬ来说明基于ＮＸ平台中ＭＣＤ的机电一体化产品概念设计的步骤及设计方法ꎬ并展现基于ＭＣＤ机电一体化产品概０２第１２期徐亚雷ꎬ等:基于ＮＸ－ＭＣＤ的机电产品概念设计应用与研究念设计可以减少开发周期ꎬ弥补传统机电设计的不足ꎮＭＣＤ可以对模型进行相关的运动仿真ꎬ在调试当中可以以最小代价修改相应模型ꎬ在虚拟环境的仿真中增强了机械和电气及自动化工程师的配合ꎮＴＩＡ博图ＰＬＣ采用此新型㊁统一软件框架ꎬ可在同一开发环境中组态西门子的所有可编程控制器㊁人机界面和驱动装置ꎮ在控制器㊁驱动装置和人机界面之间建立通信实时共享ꎬ采用ＴＩＡ博图１５００ＰＬＣ通过Ｓ７－ＰＬＣＳＩＭＡｄｖａｎｃｅｄ通讯协议与ＭＣＤ进行信号连接ꎬ实现信号交互ꎬ进行虚拟调试[４]ꎮ２.１.１㊀机械机构设计五子棋的功能要求气缸推动棋子㊁空气发生器进行吸取棋子㊁电机控制棋子和棋盘移动ꎬ用户可以通过人机界面进行自由下棋ꎮ五子棋机械由Ｘ轴电机㊁Ｙ轴电机㊁Ｘ轴气缸㊁Ｙ轴气缸㊁Ｚ轴气缸组成ꎬ机械结构如图２所示ꎮ图２㊀机械结构为了使棋子能准确无误地放到棋盘对应位置ꎬ因此选用伺服电机来实现驱动ꎮ伺服电机控制精度高[５]ꎬ可以实现被控对象的位置㊁速度和力矩的闭环控制ꎬ满足五子棋设备中多点位控制的需求ꎮ气缸运动结构是由电磁阀控制的气缸进行驱动ꎮ２.２㊀系统的工艺分析在功能模型的设计基础上ꎬ利用产品逻辑模型设计来解决产品 怎么做 的问题[６]ꎬ用以对产品动作顺序和行为逻辑的创建进行指导ꎮ五子棋的行为分为推棋子㊁取棋子和放棋子三种类型ꎬ三种作业流程类似ꎬ建立其逻辑工艺流程如图３所示ꎮ根据实际功能要求ꎬ创建产品的逻辑工艺流程有利于使其行为动作的设计及执行层次分明ꎬ其具体的逻辑条目对应了功能中相应机构部件的执行动图３㊀逻辑工艺流程作ꎬ并将产品组成部件的行为动作有效连接和组织起来ꎬ引导建立产品的执行时序ꎮ２.３㊀系统的三维建模在确定五子棋设备的结构㊁驱动等控制要求后ꎬ在ＮＸ软件中进行设备的三维建模ꎮ建模采取自下而上的方式[７]ꎬ建模速度快ꎬ配合关系清晰ꎬ适合多个回转件设计ꎬ可以在非常低的级别上进行决策并确定组件的可重复性ꎮ建立模型尽可能地用投影曲线ꎬ做到一处调整可以带动整体调整ꎬ这样可以减少返工时间及设计成本ꎬ最终完成的五子棋设备的三维模型如图４所示ꎮ建模完成后ꎬ进入机电概念设计环境ꎬ进行ＭＣＤ的设计ꎮ图４㊀五子棋设备的总体装配２.４㊀ＭＣＤ仿真环境设计将五子棋机电设备的数字化模型导入ＮＸＭＣＤ模块中ꎬ根据工艺要求和实现的功能ꎬ建立功能模型ꎬ并在ＭＣＤ中设置相应的机电属性ꎬ使其能够按１２林业机械与木工设备第５１卷照要求进行仿真运动[８]ꎮ２.４.１㊀基本机电对象需要设置刚体㊁碰撞体等赋予模型质量㊁惯性等物理属性ꎬ使其能够受力运动ꎬ并且赋予其运动属性ꎬ只有赋予其机电特性才能进行虚拟仿真ꎮ对本文中的Ｘ轴气缸㊁Ｙ轴气缸㊁Ｚ轴气缸㊁棋盘(Ｙ轴电机)㊁Ｚ轴气缸基座(Ｘ轴电机)和棋子赋予刚体和碰撞体ꎬ定义棋子为对象源ꎬ具体设置如图５所示ꎮ图５㊀基本电对象２.４.２㊀运动副与约束运动副定义运动结构ꎬ赋予模型运动条件ꎬ是机电概念设计运动仿真的组成[９]ꎮ通过对五子棋设定运动副定义运动方式ꎬ实现相应的运动ꎮ对Ｘ轴气缸㊁Ｙ轴气缸㊁Ｚ轴气缸㊁Ｚ轴气缸基座(Ｘ轴电机)和棋盘(Ｙ轴电机)赋予滑动副ꎬ赋予Ｚ轴气缸的固定副ꎬ运动副定义的结果如图６所示ꎮ图６㊀运动副和约束２.４.３㊀传感器和执行器对已经赋予刚体和运动副的模型几何体ꎬ进行运动控制和速度控制ꎬ使其到达设定的运动效果ꎮ对运动控制进行添加传感器ꎬ传感器与信号关联ꎬ为后面ＰＬＣ信号映射做准备ꎮ对Ｘ轴气缸㊁Ｙ轴气缸㊁Ｚ轴气缸㊁棋盘(Ｙ轴电机)和Ｚ轴气缸基座(Ｘ轴电机)赋予位置控制和位置传感器ꎬ执行器与传感器的设置情况如图７所示ꎮ图７㊀执行器与传感器２.４.４㊀信号与仿真序列在ＭＣＤ中信号是控制对应的几何运动ꎬ并且与ＰＬＣ中的信号进行数据映射ꎮ输入信号是从ＰＬＣ信号输入到ＭＣＤ模型中ꎬ输出信号是从ＭＣＤ信号输出到ＰＬＣ程序中ꎮＭＣＤ中的控制对象可以添加到仿真序列中ꎬ通过仿真序列对控制参数进行控制[１０]ꎬ并且可以赋予控制对象之间的逻辑关系ꎮ具体设计步骤为:在ＭＣＤ环境中ꎬ进入主页ꎬ在自动化工具条中单击 仿真序列 按钮ꎬ即可创建仿真序列ꎮ一般使用 仿真序列 来控制一个执行机构ꎬ包括控制运动副㊁固定副㊁对象源等ꎮ不仅如此ꎬ仿真序列还能够创建条件语句来控制仿真对象ꎮ在基本机电对象㊁传感器和执行器定义完成之后ꎬ在ＭＣＤ平台上对各执行机构建立仿真序列ꎬ用于对产品结构和动作逻辑合理性进行多方面验证ꎮ针对五子棋设备ꎬ对五子棋添加基于时间的仿真序列ꎬ来模拟单次取棋和放棋工艺流程ꎮ具体动作流程为:首先利用Ｘ轴气缸置位ꎬ当Ｘ轴气缸传感器检测到位ꎬ触发Ｚ轴气缸置位ꎬ进行取棋子ꎬ当Ｚ轴传感器检测到位ꎬ则取棋子口固定棋子ꎬ然后Ｚ轴气缸回原点ꎬＺ轴传感器触发ꎬＸ和Ｙ轴电机联动控制棋盘运动到指定点位ꎬ然后Ｚ轴气缸置位下棋子ꎮ气缸回原点ꎬＺ轴传感器触发Ｘ轴电机回原点ꎮ然后通过建立仿真序列设计五子棋机械机构运动ꎬ并验证其运动设计的合理性ꎬ经过验证的数字化模型构建可以为后续虚拟调试环节的自动化程序验证分析提供服务ꎮ对每个仿真序列添加信号控制ꎬ信号控制触发每一条仿真序列的运动ꎬ便与ＰＬＣ信号进行信号映射ꎮ２.５㊀ＰＬＣ环境及应用软件设计２.５.１㊀利用ＴＩＡ博图软件进行控制组态选用Ｓ７－１５００系列ＰＬＣ进行硬件组态ꎬ它能应２２第１２期徐亚雷ꎬ等:基于ＮＸ－ＭＣＤ的机电产品概念设计应用与研究用在复杂的自动化控制系统中ꎬ实现快速的运算ꎬ为复杂控制系统提供了解决方案[１１]ꎮ打开ＴＩＡ博图ꎬ创建项目ꎬ为了使用Ｓ７－ＰＬＣＳＩＭＡｄｖａｎｃｅｄ进行信号映射ꎬ所以添加新设备为１５００系列ＣＰＵ１５１２Ｃ－１ＰＮꎬ在项目属性中勾选 块编译时支持仿真 ꎬ设置ＰＬＣ的以太网地址１９２.１６８.０.１ꎬＩＰ地址需要与ＰＬＣＳＩＭＡｄｖａｎｃｅｄ的地址相同ꎮ２.５.２㊀ＰＬＣ编程根据确定ＭＣＤ中五子棋机电设备的控制工艺ꎬ根据运动需求写出变量地址和数据类型ꎬ确定的各变量数据类型和地址如图８所示ꎮ在ＴＩＡ博图中ＦＣ函数块中完成梯形图的编写ꎬ再在主程序中调用ＦＣ函数块ꎮ根据ＭＣＤ的运动设计ꎬ编写手动㊁自动程序ꎮ添加轴ＦＣ函数块并且添加到主程序中ꎮ以取棋子和下棋为例ꎬ确定其控制流程与逻辑关系ꎬ并据此编写完成取棋子和下棋的自动程序ꎬ其中用到了顺序位和ＭＣＤ位置传感器位ꎬ顺序位可以使程序条理清楚ꎬＭＣＤ位置传感器位可以获取ＭＣＤ各关节的位置信息ꎬ有助于ＭＣＤ与虚拟ＰＬＣ进行信息交互ꎬ实现ＭＣＤ与虚拟ＰＬＣ虚拟同步ꎬ如图９所示ꎮ图８㊀变量地址图９㊀部分主程序２.５.３㊀ＰＬＣＳＩＭＡｖａｎｃｅｄ设置ＰＬＣＳＩＭＡｖａｎｃｅｄ是ＳＩＥＭＥＮＳ推出的一款高功能仿真器ꎬ它的显著特点是仿真一般的ＰＬＣ逻辑控制程序和仿真通信ꎮ选择ＰＬＣＳＩＭＶｉｒｔｕａｌＥｔｈＡｄａｐｔ￣ｅｒꎬ选择以太网ꎬ设置名称ꎬ设置ＰＬＣ的ＩＰ地址ꎬ地址和ＣＰＵ地址相同点击开始ꎬ如图１０所示ꎮ图１０㊀高功能仿真器２.５.４㊀ＰＬＣ编程下载编写好程序进行编译ꎬ没有报错ꎬ将ＴＩＡ博图的组态和程序下载到虚拟ＰＬＣ中ꎬ若ＰＬＣＳＩＭＡｖａｎｃｅｄ中的黄灯变为绿灯则证明连接成功ꎬ在ＴＩＡ博图中开启监视ꎬ观察程序运行情况ꎮ３㊀建立ＭＣＤ与ＰＬＣ的数据映射信号映射是指将ＰＬＣ的变量与ＭＣＤ的信号进行连接[１２]ꎮ将ＰＬＣ程序变量ꎬ下载到ＰＬＣＳＩＭＡｄ￣ｖａｎｃｅｄ中ꎬＭＣＤ就可以配置外部信号ꎬ映射变量ꎮ打开ＭＣＤ中外部信号配置ꎬ选择ＰＬＣＳＩＭＡｄｖꎬ实例部分添加名称ꎬ然后更新标记ꎬ把需要的变量勾选ꎬ确定即可ꎬ完成外部信号配置后ꎬ将外部信号与ＭＣＤ信号进行一一对应连接ꎬ实现ＭＣＤ与ＰＬＣ进行信号映射ꎬ实现信息相互交互和传递ꎬ然后进行调试实现虚拟同步ꎮ如图１１所示ꎮ图１１㊀外部信号映射３２林业机械与木工设备第５１卷４㊀ＴＩＡ－ＭＣＤ虚拟调试信号映射完成ꎬ将进行ＭＣＤ与虚拟ＰＬＣ的信息交互ꎬ通过虚拟ＰＬＣ程序控制着ＭＣＤ的运动ꎬ实现虚拟同步ꎮ可以将对象信号添加到 运行时查看器 中ꎬ对实时数据进行观察分析ꎮ在ＭＣＤ中点击播放ꎬ然后启动ＰＬＣ程序ꎬ观察两者运行情况ꎬ分析数据ꎬ观察运动机制ꎬ做出适当的调整ꎬ排除在实物中易出现的错误ꎬ提高了设计时效ꎬ减少开发周期ꎬ如图１２所示ꎮ在查看器中记录机械结构运动数据ꎬ与理论数据进行比较分析ꎬ得出最佳的数据ꎬ供实物设计时使用ꎮ图１２㊀ＴＩＡ－ＭＣＤ虚拟调试５㊀结论通过分析传统机电产品概念设计存在的不足ꎬ为了弥补其不足和优化机电概念设计ꎬ提出了基于ＭＣＤ的机电一体化产品概念设计ꎬ借助五子棋机构的概念设计来证明基于ＵＧ－ＮＸ平台中ＭＣＤ的机电一体化产品概念设计的实用性㊁优越性和可操作性ꎮ可以直观地看到机械结构之间参数及运动参数ꎬ有利于更高效地进行实物和控制程序的设计ꎮＭＣＤ的机电一体化概念设计能将多学科㊁多专业集合在一个平台上ꎬ减少设计后期阶段因跨学科知识集成问题造成的开发周期延长ꎬ在虚拟环境中对数字化产品模型进行联动调试ꎬ可以缩短设备开发周期ꎬ为机电产品开发提供了新的思路和解决办法ꎮ参考文献:[１]㊀杨慧荣ꎬ徐小波ꎬ何迅ꎬ等.虚拟调试技术数字模型的开发研究及应用[Ｊ].电子技术与软件工程ꎬ２０２２(２２):７５－７９.[２]㊀陈伟ꎬ徐钰琨.物料分拣系统的机电一体化概念设计[Ｊ].林业和草原机械ꎬ２０２１ꎬ２(４):３４－３６.[３]㊀肖祖东ꎬ柳和生ꎬ李标ꎬ等.ＵＧＮＸ在机电产品概念设计中应用与研究[Ｊ].组合机床与自动化加工技术ꎬ２０１４(７):２７－３０.[４]㊀郑俊强ꎬ徐玉梁ꎬ冯治国.基于ＭＣＤ平台的机器人码垛工作站设计及虚拟调试[Ｊ].机电工程技术ꎬ２０２２ꎬ５１(９):９５－９８.[５]㊀衡豪ꎬ王禹林ꎬ冯虎田.滚动直线导轨副静刚度试验装置设计及试验方案研究[Ｊ].组合机床与自动化加工技术ꎬ２０１４(２):１０６－１０９.[６]㊀赵林ꎬ吴双ꎬ张可义ꎬ等.基于ＮＸＭＣＤ的堆垛机机电概念设计[Ｊ].制造业自动化ꎬ２０２１ꎬ４３(１１):１１４－１１６.[７]㊀赵海波ꎬ杨伟江ꎬ龙腾河ꎬ等.有限元数字化膝关节模型构建的研究与应用[Ｊ].中国组织工程研究ꎬ２０１２ꎬ１６(４８):９０５４－９０５８.[８]㊀孟庆森ꎬ张宏伟ꎬ王新环.基于ＳＩＭＩＴ和ＭＣＤ的并联机器人数字孪生实验系统设计[Ｊ].实验技术与管理ꎬ２０２３ꎬ４０(６):１３５－１４１＋１６１.[９]㊀赵辉ꎬ宋洪扬ꎬ杨超.基于ＭＣＤ的气动搬运机械手生产线虚拟调试[Ｊ].智能制造ꎬ２０２１(６):６８－７３.[１０]㊀赵永信ꎬ度国旭ꎬ吴坚ꎬ等.基于ＴＣＰ的气动手爪ＭＣＤ模型虚拟调试的研究[Ｊ].机床与液压ꎬ２０２２ꎬ５０(３):７０－７２.[１１]㊀蒋德鹏.西门子Ｓ７－１５００在吊钩式抛丸清理机的应用[Ｊ].中国设备工程ꎬ２０２３(１１):１０８－１１０.[１２]㊀华隽ꎬ王宏民ꎬ马文栋ꎬ等.自动化立体仓库虚拟样机与控制程序的联合仿真[Ｊ].制造业自动化ꎬ２０１９ꎬ４１(１０):５２－５６＋７０.４２。
一汽大众产品开发过程
QPN培训
5、QPN-共同工作阶段-用户<->实施人员<->供应商
QPN培训
8、QPN-提问表简介（B阶段：7个）
B1-产品开发计划中哪些要点需要考虑；（开发过程的导入） B2-有哪些能力、人员配置来实现产品开发工作和规划；（开发过程的资源） B3-项目中物流如何规划，包括二级供应商；（物流） B4-为满足某一个状态，对哪个时间点要有哪些认可（内部和外部）；（认可） B5-对产品系统FMEA（设计FMEA的分段评价）是否有带实施效果的措施并得到确认； B6-产品开发中，二级供应商出如何实现计划？（二级供应商管理） B7-产品、过程中的特殊提问？
0
SOP
DE
0S
PVS
ME
DF
BF
LF
VFF
质量规划
模/检具评价
材料试验
性能试验
尺寸检测
质保任务书
送样
售后问题改进
2TP
零件试装
QPN
材料试验
性能试验
尺寸检测
质保要求目标
可制造性分析
零件设计方案评审
完善质保 任务书
多阶段2TP
零件设计方案评审
国产化零件
研 发 零 件
QPN培训
4、QPN-外协件管理流程质保相关工作
QPN培训
8、QPN-提问表简介（D阶段：6个）
D1-产品开发计划中哪些观点得以实现； D2-有哪些能力、人员配置为实现产品开发工作和规划； D3-是否进行了产品系统FMEA，是否有带实施效果的措施并得到确认； D4-如何保证尺寸/材料认可工作； D5-哪些批量生产能力得到满足； D6-产品、过程中的特殊提问？
QPN培训
8、QPN-提问表简介（E阶段：18个）
IPD基础知识PPT课件
IPD流程分为概念、计划、开发、验证、发布、生命周期等几个阶段,确保 产品开发过程中的各个阶段都有明确的定义和规范。
IPD流程强调跨部门的协作,包括市场、研发、销售、制造等部门,各部门在 统一的平台上协同工作,提高了工作效率和质量。
1996年，美国国防部将 IPD计划推广至所有政府部 门
20世纪90年代初，美国国 防部开始实施IPD计划
20世纪90年代末，许多企 业开始引入IPD理念进行产
品开发管理
进入21世纪，IPD管理思 想逐渐普及并成为业界标准
研发面向客户需求 项目管理
跨部门协作 异步开发与CBB
医药行业 工业品行业
概念设计：根据需求分析结果， 进行产品概念设计，包括产品外
观、功能设计、性能规划等。
产品开发：根据概念设计和技术 方案设计结果，进行产品开发， 包括样品制作、小批量生产等。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
需求分析：了解客户需求，进行 市场调研，明确产品定位和功能
需求。
技术方案设计：进行技术方案设 计，包括硬件设计、软件开发、
明确产品范围和目标
确定关键性能指标
建立质量标准和验收 准则
持续改进和优化
确定质量标准：根据产品需求和 客户期望，制定明确、可衡量的 质量标准
阶段评审：在流程的各个关键节 点进行评审，确保符合质量标准
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
流程设计：设计符合质量标准的 产品开发流程，包括各阶段的质 量控制活动
成员：由IPMT和PDT经理组成。
职责：确保IPD流程与公司战略一致，并监控整个IPD流程的执行。
产品开发过程中有哪些质量管理（工具）方法论？
产品开发过程中有哪些质量管理（工具）方法论？今日话题产品开发过程中有哪些质量管理（工具）方法论？问产品开发过程中有哪些质量管理（工具）方法论？答VDA14总结了产品与过程开发过程的14种质量管理方法论（工具），并指明了每一种质量管理方法运用的阶段，系统的运用这些方法可以避免产品缺陷或尽早识别出缺陷，实现安全、可靠、经济的产品和过程。
案例一：这一篇文章的源头是来自至一位朋友的提问。
我的回答是：可以参考VDA14产品涎生过程中的预防性质量管理方法，可以对标BOSCH形成自己公司的工具推行方法论或推行手册，使用自己公司的产品或过程做案例，以便公司的学员能真正懂得运用。
针对实施的效果，建立工具的应用成熟度评价标准，比如FMEA, 从FMEA的输入、过程、输出等建立FMEA成熟度评价标准，然后通过量化打分来评价实施的效果。
什么是VDA14期望：更好地为顾客服务，同时有效地避免缺陷的发生！质量管理方法及其系统化的应用是实现上述这一目的的强有力工具。
为此，VDA对产品实现过程中现有的方法应用进行了分析，并且为了广泛、系统地考虑顾客要求并避免缺陷或尽早识别出缺陷，对各种方法应用进行了改进和系统化的设计。
以下是汽车工业中质量管理工具的应用情况：从上图可以看出，FMEA、SPC、8D等都是运用比较广泛的质量管理方法与工具，但只有FMEA是满格，是汽车行业主机厂对供应商审核的必备项目的功劳吧，具体见《主机厂为什么“逼”供应商做FMEA？》，是像SOWT、QFD、ANOVA等就运用的比较少一些，像TRIZ基本就没有运用。
这也再一次验证，创新方法的运用真是很少，或者是大家都不会。
大多数质量管理方法用于实现下列质量目标：1.将顾客要求转化到产品中；2.在设计开发和策划阶段避免缺陷；3.节约成本，等。
为了达到上述目标，有必要将质量方法的应用系统性地规划到产品实现过程中去。
除了避免缺陷、节约成本和转换顾客要求的方法之外，还有一些辅助方法，这些辅助方法在整个产品实现过程中可根据需要应用于问题解决（TRIZ/TIPS）、可靠性分析（FTA）和实验设计（DoE）等方面。
基于DSM的并行产品设计过程管理
Concurrent Product Design Process Management
Based on DSM
作者： 乐群星 魏法杰
作者机构： 北京航空航天大学经济管理学院,北京,100083 北京航空航天大学经济管理学院,北京,100083
出版物刊名： 中国管理科学
页码： 186-190页
主题词： 产品设计过程 设计结构矩阵 并行设计 反复迭代
摘要：缩短产品开发时间、推行成本管理和提高项目管理水平,对于赢得竞争优势是至关重要的.本文引入了一种新的研究工具--设计结构矩阵(Design Structure Matrix,DSM),并利用DSM来进行产品设计过程规划和活动排序.DSM提倡把主要精力集中于活动间信息传递的需要,以提高设计过程的并行程度,消除不必要的迭代过程,同时提高产品设计质量.。
基于adams的小车式起落架着陆及全机滑跑动态仿真
ii
基于 ADAMS 的小车式起落架着陆及全机滑跑动态仿真
图清单
图 2.1 多体系统动力学建模与求解一般过程 .....................................................8 图 2.2 ADAMS 软件求解方法及过程....................................................................... 11 图 2.3 飞机数字功能样机组成 ...........................................................................14 图 3.1 小车式起落架的结构 ...............................................................................16 图 3.2 小车式起落架结构模型 ...........................................................................18 图 3.3 外筒受力图 ...............................................................................................18 图 3.4 内筒受力图 ...............................................................................................19 图 3.5 车架受力图 ...............................................................................................20 图 3.6 后轮受力图 ...............................................................................................20 图 3.7 前轮受力模型 ...........................................................................................21 图 3.8 缓冲器结构模型 .......................................................................................22 图 3.9 缓冲器受力图 ...........................................................................................24 图 3.10 圆角方形截面结构 .................................................................................25 图 4.1 起落架 CATIA 三维建模..........................................................................29 图 4.2 设计过程 Step 函数结果曲线 ..................................................................31 图 4.3 IMPACT 函数示意图.................................................................................32 图 4.4 ADAMS 仿真模型 .....................................................................................32 图 4.5 缓冲器随行程变化曲线 ...........................................................................35 图 4.6 空气弹簧力随行程变化曲线 ...................................................................35 图 4.7 油液阻尼力随行程变化曲线 ...................................................................35 图 4.8 缓冲器的功量图 .......................................................................................36 图 4.9 轮胎作用力 ...............................................................................................36 图 4.10 后轮冲击载荷 .........................................................................................37 图 4.11 前轮冲击载荷..........................................................................................37 图 4.12 缓冲器行程变化曲线 .............................................................................38 图 4.13 不同重量下的缓冲器行程 .....................................................................39 图 4.14 不同重量下起落架对机身的冲击载荷 .................................................39 图 4.15 空气弹簧力随行程变化的比较曲线 .....................................................40 图 4.16 缓冲器的功量图 .....................................................................................41 图 5.1 理想的变油孔面积曲线形式 ...................................................................46
研发项目管理(IPD流程管理)
资源分配与调度困难
挑战
资源分配与调度不合理可能导致资源浪费、效率低下和项目 进度延误。
解决方案
制定详细的资源计划和调度方案，合理分配人力资源、物资 资源和资金资源。同时，加强资源监控和管理，及时调整资 源分配和调度安排。
IPD流程管理案例研
06
究
案例一：某手机厂商IPD流程应用实践
01
背景介绍
解决方案
优化产品开发流程，采用敏捷开发、 快速应用开发等高效开发方法。同时 ，加强项目进度监控和管理，及时调 整资源分配和计划安排。
技术风险难以控制
挑战
技术风险的不确定性可能导致项目失败或延期。
解决方案
加强技术预研和评估，充分了解和掌握相关技术领域的发展动态。同时，建立风 险应对机制，制定风险应对计划和预案，及时处理和化解技术风险。
结构化研发流程
IPD流程管理采用结构化的研发流程， 以确保产品开发的规范化和标准化。
通过结构化研发流程，可以避免项目过 程中的混乱和无序，确保项目按计划进 行，并提高产品的质量和可靠性。
在IPD流程中，各个阶段的任务和活 动需要明确规定，并按照一定的顺序 进行。
IPD流程管理阶段
03
概念阶段
定义项目目标和范围
客户需求变更频繁
挑战
客户需求的不稳定性导致产品开发过程中频繁变更需求，影响项目进度和成本。
解决方案
在项目初期充分了解客户需求，明确产品规格和功能要求，签订明确的合同或 协议。同时，加强与客户的沟通，及时反馈项目进展情况，共同协商解决变更 问题。
产品开发周期过长
挑战
产品开发周期过长可能导致错过市场 机会、增加成本和降低竞争力。
系统测试和验收测试
APQP产品开发流程与管理
APQP产品开发流程与管理APQP（Advanced Product Quality Planning）是汽车行业中一种重要的产品开发流程与管理方法。
它是一种早期产品质量计划的工具，以确保产品在设计和制造过程中达到预期质量标准。
APQP流程主要包括以下五个阶段：计划和定义、产品设计和开发、过程设计和开发、产品和过程验证、产权生产和保留。
下面将对每个阶段进行详细介绍。
首先，计划和定义阶段是在产品开发的早期阶段进行的。
在这个阶段，团队成员需要定义产品目标和需求，制定项目计划和时间表。
同时，还要进行供应商选择、需求管理和风险评估等工作。
这个阶段的关键目标是确保在后续的开发过程中能够满足产品的技术和质量要求。
接下来是产品设计和开发阶段。
在这个阶段，团队成员根据前期定义的需求和目标，进行产品设计和技术开发。
设计团队需要制定设计方案、模型和样品，并进行相关测试和验证。
这个阶段的目标是确保产品的设计和功能能够满足客户需求和质量标准。
过程设计和开发阶段是制造过程的设计和开发阶段。
团队成员需要制定生产流程、工艺和设备要求，并进行生产前试运行和装配验证。
在这个阶段，重点是确保生产流程和工艺能够满足产品的质量要求，并优化生产过程。
产品和过程验证阶段是对产品进行验证和测试的阶段。
在这个阶段，团队成员需要进行产品和过程的验证测试，并进行相关数据分析和改进。
这个阶段的目标是确保产品和生产过程的可行性和稳定性，并对产品进行质量控制。
最后是产权生产和保留阶段。
在这个阶段，产品已经投入生产。
团队成员需要进行生产过程的监控和改进，并对产品质量进行评估和反馈。
同时，还需要制定产品保留和贮存的政策和流程，以确保产品的可追溯性和后期质量问题的处理。
以上就是APQP产品开发流程的五个阶段。
通过这样的流程和管理方法，汽车行业可以在产品开发过程中及早发现和解决问题，确保产品达到预期质量标准，并提高产品的市场竞争力。
同时，APQP也可以提高企业内部的沟通和协作效率，加强供应链的合作和管理，从而推动整个行业的发展和进步。
meb 产品诞生流程
meb 产品诞生流程英文回答：MEB Product Development Process.The MEB product development process is a systematic and iterative process that involves the following steps:1. Concept Development: The first step in the MEB product development process is to develop a concept for the new product. This concept should be based on marketresearch and should identify the target market, theproduct's key features and benefits, and the product's competitive advantage.2. Feasibility Study: Once a concept has been developed,a feasibility study is conducted to assess the technical, financial, and marketing viability of the new product. This study should identify any potential risks or challengesthat could impact the product's success.3. Product Design: The next step in the MEB product development process is to design the new product. This step involves creating a detailed blueprint of the product, including its physical appearance, its functionality, and its manufacturing requirements.4. Prototyping: Once the product has been designed, a prototype is created. This prototype is used to test the product's functionality and to identify any potential design flaws.5. Testing: The prototype is then tested to ensure that it meets the product's specifications. This testing should include both functional testing and durability testing.6. Production: Once the product has been tested and approved, it is ready for production. This step involves setting up a manufacturing facility and developing a production schedule.7. Marketing: The final step in the MEB productdevelopment process is to market the new product. This step involves creating a marketing campaign that will generate awareness of the product and drive sales.中文回答：MEB产品诞生流程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AnISM,DEI,andANPbasedapproachforproductfamilydevelopmentShih-WenHsiao⇑,Ya-ChuanKo,Chi-HungLo,Shih-HoChenDepartmentofIndustrialDesign,NationalChengKungUniversity,Tainan70101,Taiwan,ROC
articleinfoArticlehistory:Received5August2011Receivedinrevisedform18October2012Accepted24October2012Availableonline24November2012
Keywords:ModulardesignProductfamilyInterpretiveStructuralModelAnalyticNetworkProcessProductdesign
abstractProductcustomizationhasbeenusedformanyyears,andwiththisconcept,productfamiliescanbedesignedthatarebettermatchedtotheneedsofcustomersthroughtheuseofmarketsegmentationandmodulararchitecture.Thisstudyiscomposedoftwophases:thefirstphaseestablishesthemodulararchitecture,andtakingabicycleasthecasestudy,appliestheInterpretiveStructuralModel(ISM)tomodularizeandclusterparts,andthenmodelstheconnectingrelationsbetweenthepartsnumericallyusingaDisassemblyEffortIndex(DEI).ThesecondstepinvolvesthedevelopmentofaproductfamilyusingclusteranalysistodividetheexperimentalsamplesandtheemploymentofanAnalyticNetworkProcess(ANP)toobtaintheoptimalweightperformanceofthemodulesafterestablishingthemarketsegmentationmodel.Resultsofthecasestudyestablishfourproductfamiliesandaddressconstructionperformanceofboththecommonandindependentmodulesbetweentheproductfamilies.Ó2012ElsevierLtd.Allrightsreserved.
1.IntroductionProductcustomizationistheproductengineeringapproachofanenterprisetodevelopproductsthatmeettherequirementsofdifferentcustomersinhighlycompetitivemarkets.HsiaoandLiu[1]proposedtheconceptofaproductfamilytomeettheneedforcustomer-orienteddesign.Becauseproductvarietyisfrequentlyrequiredinacustomizationenvironment,modulariza-tionbecomesinevitable.Intheprocessofproductdesign,modular-izationisdeployedtocreateacommonmoduleentityusedforaspecificpurposebycombiningdifferentmodeldesignswithsimilarfunctionsandproperties.Modularproductsaremoreflexible,sotheycanbeconfiguredconvenientlywithlimitedchangesaccord-ingtomarketdemands,enhancingtheircompetitivenessandreducingrisks.Intraditionalindustries(suchasthebicycleindustry),thecostofproductassemblyusuallyaccountsfor25%to50%ofallcosts;however,accordingtoEngetal.,intheelectronicsindustryprod-uctassemblycostsevenmore,asmuchas40–60%[2].Therefore,improvingassemblyefficiencyiscriticalfortheenhancementofproductcompetitiveness.Inmostcases,thecostandqualityofaproductisalreadydeterminedduringtheprocessofproductdesignanddevelopment;theinfluenceonthesefactorsduringmanufac-turingislimited.Anychangeinthestructure,appearanceorotherdesignswill,toacertainextent,leadtoextracostsformanufactur-ers.Theconceptofconcurrentengineeringcanbeincorporatedintothedesignstagetothoroughlyaddressunderlyingproblems;
then,theabove-mentionedlatedesignchangescanbereducedsignificantly.Thisstudyaimedtoenhancemanufacturingefficiencyandtominimizepotentialmanufacturingproblemsbypresentingtheconceptofconcurrentengineeringtohelpdesignerstakeintoaccountmanufacturingproblemsinthedesignstage.AnInterpre-tiveStructuralModel(ISM)isdeployedtodeducetherelationshipsofpartsinproductassembly.ViaISMandcomputation,ase-quencedassemblymodelisestablishedtohelpdesignersidentifypotentialmanufacturingproblemsassoonaspossible.Througharcrelationshipsandthecalculationofthecorrelationmatricesbe-tweenpartsinthesequencedmodel,actualnumericaldataisofferedtohelpdesignersunderstandarcrelationshipsbetweenparts.DerivedfromsocialsystemengineeringproposedbyWarfieldin1972[3–6],ISMisakindofstructuralmodelusedtogatherinformation.Asamanagementpolicyformulationtool,itcanbeemployedtoanalyzeandsolvecomplexproblemsatdiffer-entabstractlevels.Fromdevelopingadeeperandconceptualunderstandingofaproblem,todesigningandplanningdetailedsolutions,ISMenablesdecision-makingtobemoreeffective,smoothandefficient.Theanalysisinthisstudyusestherelation-shipmatrixbetweenelementsinasettoshowthehierarchicalgraphicsoftheelementsaccordingtodiscretemathematicsandgraphtheory[7–14].Warfield[15]discussedtheapplicationofISMinvariousareas,includingeducation,administrativescience[16],sociologyandpsychology,amongotherfields.TazkiandAmagsa[17]statedthatwhenpeoplestudycomplexanddivisiveissuesorconductproblemanalysisandneedsassessments,theyusuallymakejudgementsusingtheirintuitionandexperience.Therefore,moreeffectivemethodssuchasISM,Decision-MakingTrialandEvaluation
1474-0346/$-seefrontmatterÓ2012ElsevierLtd.Allrightsreserved.http://dx.doi.org/10.1016/j.aei.2012.10.008
⇑Correspondingauthor.Tel.:+88662757575x54330;fax:+88662746088.
E-mailaddresses:swhsiao@mail.ncku.edu.tw,swhsiao2002@yahoo.com.tw(S.-W.Hsiao).