[發(fā)明專利]一種考慮可靠性設計需求的廣義功能模型構建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711088509.6
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN108009706A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 楊德真;王浩臣;任羿;孫博;馮強;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮可靠性設計需求的廣義功能模型構建方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一：包含功能保持需求的功能模型擴展

對產品的功能域進行擴展，將頂層抽象的總功能逐層分解細化，同時建立各個子功能之間的聯系；將功能需求分解為功能實現需求和功能保持需求，對應的功能域則分解為功能實現域和功能保持域；

功能實現需求(FRR)是指產品設計中功能性能的需求，即為了滿足用戶需求所設計的產品功能需求；

功能實現域(FRRD)是指由功能實現需求項全集構成的設計需求子域；

功能保持需求(FPR)是使功能實現域中的各項功能得到保持的需求，其獲取需要從時間、使用環(huán)境條件兩方面考慮，其具體表現為可靠性設計需求；

功能保持域(FPRD)是指由功能保持需求項全集構成的設計需求子域；

易知功能域FD＝FRRD∪FRPD，且功能保持需求與功能實現需求之間存在多對多映射關系，FPR服務于FRR，是從功能實現需求角度考慮時間、環(huán)境擾動、不確定性因素等影響而生成的，可靠性設計是功能設計的補過程；如果產品的設計方案無法滿足顧客要求，意味著部分主要功能未實現，即產品是不可靠的；

(1)識別功能故障模式

設計師根據顧客需求梳理功能實現域，包括n項功能實現需求，記為FRRi(i＝1,2,…n)；設計師針對每一項功能實現需求FRRi(i＝1,2,…n)，以功能失效、功能不連續(xù)、功能不完整、性能偏差、功能時刻偏差、不期望功能這六類功能故障狀態(tài)為依據，系統(tǒng)化分析并識別每一項功能實現需求在使用過程中所表現出的功能故障模式，記為集合{FMij(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni)}；

(2)確定可靠性設計需求

針對每一項功能實現需求故障模式FMij(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni)，從時間、使用環(huán)境、作用原理三個角度出發(fā)分析其故障原因，并逐項給出對應的設計措施，包括增加功能、提高功能性能指標、減少功能、增加功能設計約束，進而生成可靠性設計需求，即功能保持需求，作為關聯功能的設計約束，記為集合{FPRijk(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni,k＝1,2,…nij)}；最終，所有功能保持需求{FPRijk(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni,k＝1,2,…nij)}的并集則構成功能保持域FPRD的子集，即

(3)歸并可靠性設計需求

存在同一項可靠性設計需求，可以同時約束多項功能實現需求，使其功能得以持續(xù)保持；因此，第三步需要歸并可靠性設計需求；歸并規(guī)則包括：

a)若其中i＝l，j＝m，k＝q不同時成立，則保留{FPRlmq(l＝1,2,…n,m＝1,2,…nl,q＝1,2,…nlm)}，刪除{FPRijk(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni,k＝1,2,…nij)}；

b){FPRijk(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni,k＝1,2,…nij)}∩{FPRlmq(l＝1,2,…n,m＝1,2,…nl,q＝1,2,…nlm)}≠Φ，其中i＝l，j＝m，k＝q不同時成立，則在集合{FPRijk(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni,k＝1,2,…nij)}中保留交集元素，在集合{FPRlmq(l＝1,2,…n,m＝1,2,…nl,q＝1,2,…nlm)}中去掉交集元素；

步驟二：設計廣義功能模型的元模型，并基于此建立廣義功能模型

步驟一確定了功能實現需求FRRi(i＝1,2,…n)之間及其與功能保持需求FPRijk(i＝1,2,…n,j＝1,2,…ni,k＝1,2,…nij)之間的映射關系，但并未給出可視化的產品作用原理，下一步則通過建模明確產品作用原理；產品廣義功能模型的元素及其表征方法包括：

(1)主單元：是指必達需求單元、主功能單元、主物理單元，用方框表示；主單元的屬性信息包括標識(即單元名稱)、單元編碼、輸入、輸出、不確定性干擾、不期望輸出、關鍵指標或主要功能；其中，輸入、輸出、不確定性干擾、不期望輸出分別通過單元左、右、上、下四個邊的端口表示，其類別包括物料、信號、能量；物料用“空心向右箭頭”表示，信號用“虛線向右箭頭”表示；能量用“實線向右箭頭”表示；

(2)輔單元(愿望需求單元、輔功能單元、輔物理單元)及其輸入、輸出、不確定性干擾、不期望輸出、關鍵指標或主要功能；該圖元的屬性說明與主單元相同，端口屬性也相同；功能原理模型需要明確表征各功能實體之間的關系；

(3)邏輯關系包括順序、并行、重復、選擇、多輸出、迭代、循環(huán)、從屬；

a)順序：包含開始節(jié)點和結束節(jié)點，從左→右表示功能的執(zhí)行順序；

b)并行(&)：表示并聯分支上的所有功能同時執(zhí)行；如果某一分支上串聯了多項功能，則順序執(zhí)行；

c)重復(RP)：表示功能被重復執(zhí)行，是并行模型的特例；

d)選擇(OR)：表示模型中所有分支的其中之一被執(zhí)行，其余均不執(zhí)行；只要指定分支的所有邏輯及功能都執(zhí)行完畢，則繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)功能；具體執(zhí)行哪一分支的邏輯和功能則是由事先確定的激勵、計劃、規(guī)則來決定的；

e)多輸出：如果一個功能有多個輸出的可能，則需要定義相應的邏輯或規(guī)則，使其每次只能輸出一個；因此，多輸出模型中必包含選擇(OR)模型；

f)迭代(IT)：表示指定集合內的功能和行為將按照給定的次數或者頻率執(zhí)行多次；

g)循環(huán)(LP)：表示循環(huán)節(jié)點之間的功能需要重復執(zhí)行，直到滿足指定的輸出條件，其中至少包含一個選擇(OR)節(jié)點和一個循環(huán)輸出節(jié)點；

功能實現需求與功能保持需求之間只有“保持”與“被保持”的關系；功能保持需求之間不存在關聯關系；

基于上述元素及產品內部的作用原理，即可建立產品的廣義功能模型。