● 摘要
产品概念设计阶段位于产品生命周期的前端，其质量的好坏直接影响着产品形成过程中后续各阶段的质量。概念设计的错误或缺陷是影响产品设计质量的重要因素，也是造成产品质量问题的重要根源。因此，对现代产品概念设计过程的防错理论和相关技术进行研究，并开发相应的软件支持工具，对这些错误或缺陷有效预防和阻止，将对保证和提高产品设计质量具有重要理论意义和应用价值。论文首先对机械产品概念设计过程的防错理论展开了深入分析与研究。从研究产品概念设计防错对象入手，明确了产品概念设计防错的对象是产品概念设计过程潜在的产品功能与结构失效，提出了产品概念设计防错的目标是防止那些可能造成产品潜在功能与结构失效的设计错误或缺陷。基于此认识，进一步提出了基于知识的、主动预防式的机械产品概念设计过程防错原理，给出了基于知识的机械产品概念设计过程防错原理模型，研究了支撑此原理的机械产品概念设计过程防错基础理论，该理论主要包括：①一个理念：产品质量熵概念；②一个方法：失效知识建模方法；③一个模型：基于知识的机械产品概念设计过程防错模型；④两个算法：失效（模式）风险评估算法和失效模式关联系数算法。在机械产品概念设计过程防错技术与方法体系研究方面，通过对以往产品失效知识的建模，构建了满足机械产品概念设计过程防错需求的产品失效知识模型和知识库；在此基础上，研究了三大防错方法—基于组件失效风险的基本结构优选方法、设计方案的失效风险评估与优选方法和最终设计方案防错方法；并给出了失效模式风险评估方法、失效模式重要度等级评估方法、产品功能与组件失效风险计算方法、关键支持功能识别方法，方案更改决策方法、产品失效熵计算方法和防错措施产生方法等配套方法与技术；最后，用质量计划的形式记录防错措施，并将有限元仿真方法引入防错措施执行前的模拟分析和效果评价活动中。在系统实现方面，本文提出了基于知识的机械产品概念设计过程防错系统（QQ-CDPEplatform）的整体解决方案，构建了系统的整体架构和功能模型；给出了基于Web Services的系统与企业其他应用系统的集成方案；分析了系统构建中的关键技术并给出了解决方案；构建了系统主要功能模块，研究了各功能模块的软件原型实现方法。在应用验证方面，论文通过对某大型汽车制造企业产品概念设计质量保证现状的调研分析，以该企业某型号汽车的主传动及差速器为应用对象，在主传动及差速器的概念设计过程中完整应用了基于知识的机械产品概念设计过程防错理论与方法，取得了较满意的结果，验证了上述理论、模型、技术和方法的可行性和有效性。最后，对全文进行了总结，并对今后研究方向进行了展望。