面对用户需求的个性化、多样化及市场的快速多变,传统的串行设计模式已经无法适应日益激烈的市场竞争需要,集成计算机技术、网络技术、通信技术及多媒体技术的协同设计模式变得越来越普及。如何构建一个快速有效的协同设计系统是一个重要的研究课题。本文从这个角度出发,研究基于零部件接口矩阵的机电产品协同设计系统的构建,为机电企业缩短产品的研发周期,提高产品设计效率和提高产品的研发质量提供了理论及实现基础。 论文首先提出了一种基于零部件接口矩阵的粗规划和基于DSM的细规划相结合的项目规划方法。给出了机电产品零部件接口的定义、分类及机械接口的描述模型、实现方法,根据产品待规划零部件机械接口关系定义接口矩阵,采用接口数量优先的原则进行变换,形成关联零部件聚集的接口矩阵,实现项目的粗规划;根据接口关系和任务的时序约束将接口矩阵转换为DSM(Design Structure Matrix 设计结构矩阵),通过路径搜索算法,将任务群分解成独立任务、解耦任务和耦合任务,实现项目的细规划。仿真结果和案例分析表明,在零部件接口关系较为松散时,粗规划可以把零部件集分解成规模明显减小的独立零部件子集;在任务关系为低耦合时,细规划把任务群分解成独立、解耦和耦合三类任务子群后任务群规模明显减小。 针对项目粗细规划后得到的一系列任务群,论文研究了面向角色和团队的设计任务优化配置问题。提出了相应配置数学模型及通过建立相关任务模型和人力模型来设计效率矩阵,利用基于角色的资格判定方法作为设计任务的分配资格判断条件,分枝定界算法作为任务分配算法,团队的总效率值最大作为设计任务的分配准则,为解决本文研究的项目任务配置问题提供了有效的理论方法。案例分析表明该数学模型及其解法能合理有效地达到设计任务的优化配置。 以上述研究理论为基础,利用Jsp、Java和Web等技术开发的基于零部件接口矩阵的机电产品协同设计系统主要包括6个模块:组织管理模块、项目管理模块、项目规划模块、协同工具集模块、文档资源管理模块和权限控制管理模块。最后给出了一个系统仿真案例应用,该应用说明了系统的有效性和实用性。