[發明專利]一種考慮任意兩兩模塊間關聯關系的吊鉤組模塊劃分方法

在審

• 申請號: 201810041953.0
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN107992717A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 程賢福;萬沖;羅珺怡;萬永晟;萬麗云
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及吊鉤組技術領域，特別涉及一種考慮任意兩兩模塊間關聯關系的吊鉤組模塊劃分方法。

背景技術

吊鉤組是工程機械中常用的專業部件，其結構復雜緊湊、尺寸跨度大、零件數量多等特點導致設計過程用時長、效率低等問題凸顯。對于不同的工程情況下所需要的吊鉤組有不同的設計要求，企業如果不能遵循一種行之有效的設計方式便無法應對市場需求的變化。而為適應不斷變化的市場需求，現代工程機械的設計方法普遍采用模塊化的設計思路，將一個部件內部的各個零件進行聚類，劃分出最優的模塊組成，從而進行產品設計。

模塊劃分的優劣直接決定了吊鉤組設計時間長短及效率的高低。現有對吊鉤組而言的模塊劃分方法忽略了各個模塊兩兩之間的耦合度，而且使用的范圍無法一次性全部涵蓋布爾矩陣、非布爾矩陣、對稱矩陣及非對稱矩陣四種情況。所以針對吊鉤組提出一種新型的模塊劃分方法，有助于提高吊鉤組設計效率，縮短吊鉤組設計周期。

發明內容

本發明目的是，為了提高吊鉤組設計效率，縮短吊鉤組設計周期，本發明提出一種考慮任意兩兩模塊間關聯關系的吊鉤組模塊劃分方法。

步驟1，首先確定吊鉤組各零件，再根據零件間的聯接關聯性，功能關聯性和物理關聯性，分別對吊鉤組零件進行聯接、功能及物理的相關度分析；

步驟2，將相關度分析結果量化，建立吊鉤組設計結構矩陣R表達零部件之間關聯關系，利用矩陣的形式間接地表達復雜過程中變量間信息的依賴關系；

步驟3，然后運用FCM聚類算法對吊鉤組設計結構矩陣R進行聚類，得到多種分類方案；

步驟4，針對步驟3中不同的分類方案，計算每個分類方案中的各模塊內聚度及各模塊兩兩間的耦合度；

步驟5，根據步驟4的計算結果，計算各個分類方案對應的平均內聚度和平均耦合度；

步驟6，利用各個方案對應的平均內聚度和平均耦合度計算出該方案的模塊度；

步驟7，比較各個方案模塊度大小，選取模塊度最大的方案作為吊鉤組模塊劃分的最優方案。

在步驟1中，為準確分析吊鉤組零件間的關聯性，需要將各個零件兩兩匹配在聯接、功能及物理三個方面進行相關度分析；

在步驟2中，對步驟1中所得的各個零件中的相關度分析結果進行量化化處理，將處理結果構造成設計結構矩陣R，矩陣R可以是布爾矩陣、非布爾矩陣、對稱矩陣、非對稱矩陣，并通過矩陣的形式表達出各個零件之間的依賴關系；

在步驟3中，利用FCM聚類算法對吊鉤組設計結構矩陣R進行聚類，得到多種分類方案，其聚類思想主要為如下優化問題：

設X＝{x1,x2,…,xn}∈RS為樣本集，其中每個樣本均有s個屬性指標，即xi＝{xi1,xi2,…,xis}，現要樣本劃分為c類(2≤c≤n)。聚類問題可以描述為如下問題:

u_ij≥0 j＝1,2,…,n；i＝1,2,…,c

其中m＞1是模型系數，U＝uij是一個c×n的模糊劃分矩陣，uij是第j個樣本xj屬于第i類的隸屬度值，V＝[v1，v2，…，vc]是聚類中心向量。

FCM算法是一種軟性的模糊劃分，其思想是使得被劃分到同一類的對象之間相似度最大，而不同一類之間的相似度最小，它的算法過程為：

(1)數據的初始化。設定聚類數c(1＜c＜n)和模糊指數m(1≤m＜+∞)；初始化各類中心V(0)；設置迭代停止閾值ε＞0；令迭代次數k＝0；

(2)用下式計算U(k+1)

(3)用下式計算V(k+1),并令迭代次數k＝k+1，

(4)重復(2)和(3)，如果滿足終止條件||V^(k)-V^(k+1)||＜ε，k≥1，則算法停止并輸出矩陣U和矩陣V。否則令k＝k+1，轉向步驟1。

在得到輸出結果以后，可以通過隸屬度矩陣判斷每個零件分別屬于哪一類，進而得到產品模塊的劃分結果。

在步驟4中，針對步驟3中不同的分類方案，計算每個分類方案中的各模塊內聚度及各模塊兩兩間的耦合度，其計算思路如下：

假設產品有N個零件，共劃分為M個模塊，nk和mk分別是第k個模塊中第一個零件和最后一個零件的序號，第i個零件DPi和第j個零件DPj的綜合關聯度為r(i,j)，則第k個模塊的內聚度可用下式表示：