王琪旸, 鄧益民

(1.寧波大學(xué) 機械工程與力學(xué)學(xué)院,浙江 寧波 315211,E-mail:18868975865@163.com;2.浙江省零件軋制成型技術(shù)研究重點實驗室,浙江 寧波 315211)

在機械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程中,設(shè)計人員通常需要在現(xiàn)有產(chǎn)品或設(shè)計的基礎(chǔ)上通過再設(shè)計進行修改、變更,使得變更后的產(chǎn)品可以滿足新的設(shè)計任務(wù)要求。但是,由于系統(tǒng)構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性,對目標結(jié)構(gòu)的變更修改可能會導(dǎo)致與該目標結(jié)構(gòu)直接或間接關(guān)聯(lián)的其他系統(tǒng)構(gòu)件受到影響,從而需要被迫進行相應(yīng)的變更,即造成了變更傳播。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的被迫或被動變更會增加設(shè)計成本,導(dǎo)致設(shè)計過程復(fù)雜化,延長產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期,因此有必要對再設(shè)計中產(chǎn)品各構(gòu)件的變更風(fēng)險進行量化評估。

目前,已有一些針對變更傳播的相關(guān)研究,如李玉鵬等[1]將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品構(gòu)件建模中,從構(gòu)件自身屬性、網(wǎng)絡(luò)拓撲屬性、變更影響屬性等方面建立了構(gòu)件重要度評價體系;殷習(xí)等[2]基于“功能-行為-結(jié)構(gòu)”(FBS)模型對構(gòu)件約束關(guān)系進行分析,制定了構(gòu)件關(guān)聯(lián)強度的量化值,建立構(gòu)件關(guān)聯(lián)矩陣以描述構(gòu)件之間變更傳播的可能性;王秋月等[3]根據(jù)構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立網(wǎng)絡(luò)模型,采用功能關(guān)聯(lián)度、變更傳播指數(shù)等評估變更影響強度。上述研究在對構(gòu)件變更風(fēng)險進行量化評估時,部分指標的量化值是根據(jù)專家經(jīng)驗給出,人為參與的主觀性較強。由于構(gòu)件的變更概率是衡量變更風(fēng)險的重要因素,根據(jù)企業(yè)的歷史變更數(shù)據(jù)進行分析,通過科學(xué)的推理得到各構(gòu)件的變更概率則可以很好的減少主觀性;但目前對于滿足新設(shè)計任務(wù)要求的前提下構(gòu)件的變更概率的計算問題尚沒有針對性的研究,因此有必要對其開展研究。

針對上述問題,考慮到貝葉斯網(wǎng)有著強大的推理能力及參數(shù)學(xué)習(xí)能力,本文引入貝葉斯網(wǎng)對構(gòu)件的變更概率進行計算,從變更概率的角度對構(gòu)件的變更風(fēng)險進行量化評估,以對變更風(fēng)險進行及時的識別和防范,指導(dǎo)機械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)管理的過程。

1 問題分析

1.1 構(gòu)件變更概率的計算

在機械產(chǎn)品再設(shè)計的過程中,設(shè)計人員需要根據(jù)新的設(shè)計任務(wù)要求,確定需要變更和需要保留的構(gòu)件,并以此作為條件,考慮變更傳播,分析其他構(gòu)件受變更傳播的影響情況。其中,有關(guān)變更影響的重要數(shù)據(jù)之一是“變更概率”[4]。有了變更概率,設(shè)計人員就可以分析不同變更設(shè)計方案的影響范圍,進而分析各方案的設(shè)計復(fù)雜度,因此可以幫助設(shè)計人員正確進行設(shè)計決策。有關(guān)各構(gòu)件的變更情況可以用一組隨機變量描述,每個變量都有兩個取值“1”或“0”,其中,“1”表示構(gòu)件發(fā)生變更,“0”表示構(gòu)件不發(fā)生變更。根據(jù)新的設(shè)計任務(wù)要求,可確定部分構(gòu)件的變更情況,即已知部分變量的取值,這些已知的變量分別記為X1,X2,…,其取值分別為x1,x2,…,需要計算后驗概率的變量記為Y。根據(jù)條件概率分布公式可得滿足新設(shè)計任務(wù)要求時構(gòu)件的變更概率

通過查詢這些變量的聯(lián)合分布表,利用邊緣分布即可求得各構(gòu)件的變更概率。但聯(lián)合分布的復(fù)雜度隨著變量數(shù)的增加呈指數(shù)增長,這時需要非常龐大的數(shù)據(jù)才能進行可靠的推理。由于大多數(shù)機械產(chǎn)品構(gòu)件數(shù)較多,聯(lián)合分布的數(shù)值通常難以獲取,推理過程十分困難,為此本文將引入貝葉斯網(wǎng)以降低推理的復(fù)雜度。

1.2 貝葉斯網(wǎng)

貝葉斯網(wǎng)是一種基于概率推理的圖形化網(wǎng)絡(luò),由節(jié)點和有向邊構(gòu)成,其中節(jié)點表示變量,有向邊表示變量間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過對變量間關(guān)聯(lián)關(guān)系進行分析,依據(jù)變量之間的條件獨立性,可以構(gòu)建起貝葉斯網(wǎng),將聯(lián)合分布分解,使復(fù)雜的推理變得可行[5]。

貝葉斯網(wǎng)的推理很大程度上依賴于變量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,其中,變量間的關(guān)聯(lián)強度決定了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件概率分布,變量的順序決定了推理的復(fù)雜度。因此,本文將先對構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)性進行研究,建立網(wǎng)絡(luò)模型以描述構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,以此作為參考確定貝葉斯網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。

2 機械產(chǎn)品的構(gòu)件關(guān)聯(lián)性分析

2.1 機械產(chǎn)品構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

機械產(chǎn)品構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)模型是產(chǎn)品相關(guān)設(shè)計信息的具體表達,其中,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點表示機械產(chǎn)品的構(gòu)件,連邊表示構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。由于構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系錯綜復(fù)雜,在構(gòu)建機械產(chǎn)品構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)模型時,如果只考慮構(gòu)件間直觀的的物理聯(lián)接關(guān)系,則會忽略一些重要的設(shè)計信息,這樣構(gòu)建出的網(wǎng)絡(luò)模型無法準確地反映機械產(chǎn)品構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性,例如數(shù)控車床的主軸傳動機構(gòu)和橫、縱向進給機構(gòu)由多臺伺服電機獨立控制,通過數(shù)控裝置實現(xiàn)精確的關(guān)聯(lián),以完成圓弧插補等高精度的加工功能,盡管主軸傳動機構(gòu)和橫、縱向進給機構(gòu)在結(jié)構(gòu)上并沒有直接的物理聯(lián)接關(guān)系。

因此,研究該模型需要首先對產(chǎn)品設(shè)計信息進行詳細的研究和分析?？紤]到FBS(功能-行為-結(jié)構(gòu))模型[6]對產(chǎn)品概念設(shè)計階段相關(guān)設(shè)計信息的完整表達特性以及對實施設(shè)計過程的作用,本文將在FBS模型的基礎(chǔ)上開展機械產(chǎn)品構(gòu)件關(guān)聯(lián)性的研究。

在FBS理論中,功能層、行為層、結(jié)構(gòu)層之間存在映射關(guān)系,如圖1所示。其中,結(jié)構(gòu)是行為的載體,是行為的執(zhí)行者;行為是結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)其相應(yīng)功能時所呈現(xiàn)的物理狀態(tài)或狀態(tài)改變[7],是功能的實現(xiàn)方式;功能是一系列行為的目的性抽象。FBS理論根據(jù)產(chǎn)品功能、行為和結(jié)構(gòu)之間的映射關(guān)系,對產(chǎn)品概念設(shè)計設(shè)計的過程進行了細分,實現(xiàn)了抽象的功能在結(jié)構(gòu)上的具體化落實。

▲圖1 功能-行為-結(jié)構(gòu)映射

類似地,構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以分為結(jié)構(gòu)上的直接關(guān)聯(lián)關(guān)系和功能、行為上的間接關(guān)聯(lián)關(guān)系[8]。結(jié)構(gòu)上的關(guān)聯(lián)關(guān)系具有直觀性,表現(xiàn)為兩結(jié)構(gòu)體之間存在著直接的物理聯(lián)接;功能、行為上的關(guān)聯(lián)關(guān)系具有隱蔽性,根據(jù)FBS理論,這種關(guān)聯(lián)關(guān)系往往是通過“功能-行為-結(jié)構(gòu)”的映射關(guān)系間接表現(xiàn)出來的,例如普通車床在實現(xiàn)螺紋加工功能時,橫、縱向進給機構(gòu)和主軸傳動機構(gòu)存在著功能上的關(guān)聯(lián)關(guān)系,這種功能上的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以映射為行為上的關(guān)聯(lián)關(guān)系:即加工時需保持一定的主軸轉(zhuǎn)速和橫向進給速度,而行為上的約束關(guān)系可以進一步映射到結(jié)構(gòu)上:即通過一定傳動比的傳動機構(gòu)來實現(xiàn)相應(yīng)的行為。

下文將分別對這三種關(guān)聯(lián)關(guān)系的關(guān)聯(lián)方向和關(guān)聯(lián)強度進行分析,在綜合考慮這三種關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上建立機械產(chǎn)品構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)模型。

2.2 結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性分析

機械產(chǎn)品構(gòu)件間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性表現(xiàn)為構(gòu)件之間的物理聯(lián)接關(guān)系,可以直接根據(jù)產(chǎn)品的BOM(物料清單)進行確認。結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)方向由構(gòu)件自身指向受其約束的其他構(gòu)件,可根據(jù)構(gòu)件間的約束情況和裝配情況確定。構(gòu)件之間的物理聯(lián)接形式?jīng)Q定了結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)強度,通過焊接、粘合等方式固定的兩個構(gòu)件間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)強度最高,在發(fā)生設(shè)計變更時最有可能出現(xiàn)變更傳播;通過形位配合方式聯(lián)接的構(gòu)件之間結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)強度較高;通過限位等方式聯(lián)接的構(gòu)件之間結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)強度較低。

結(jié)構(gòu)層包含的設(shè)計信息更多的是產(chǎn)品的幾何參數(shù)、物理參數(shù)等,而行為作為功能和結(jié)構(gòu)的連接紐帶,包含更復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系,下文將對行為關(guān)聯(lián)性進行分析。

2.3 行為關(guān)聯(lián)性分析

機械產(chǎn)品的行為關(guān)聯(lián)性跟“流”有關(guān),流是機械產(chǎn)品在工作過程中能量、信息和物料的傳遞與轉(zhuǎn)化過程。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計理論[9],可以按介質(zhì)種類將流分為三種基本類型:能量流、信息流和物料流。

流決定了機械產(chǎn)品構(gòu)件間的行為關(guān)聯(lián)方向。機械產(chǎn)品的行為互相配合,按照一定的邏輯順序執(zhí)行,以實現(xiàn)機械產(chǎn)品的不同功能,這些行為的組合稱為行為鏈[10],組成行為鏈的各個行為稱為行為元。根據(jù)行為元執(zhí)行的邏輯順序,可將行為鏈分為順連、分連和匯連三種基本類型,如圖2所示,實際機械產(chǎn)品的行為鏈可能是這三類基本行為鏈的組合。行為的執(zhí)行方向與流的方向一致,因此行為關(guān)聯(lián)方向可以根據(jù)行為鏈的方向確定。

▲圖2 行為鏈的類型

流也決定了機械產(chǎn)品構(gòu)件間的行為關(guān)聯(lián)強度。一般認為能量流直接作用于機械產(chǎn)品的工作功能,信息流輔助工作功能的實現(xiàn),物料流反映了工作功能的結(jié)果。因此存在能量流的傳遞時,構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)強度較高,信息流次之,物料流最低。

2.4 功能關(guān)聯(lián)性分析

根據(jù)FBS理論,機械產(chǎn)品的行為和功能之間存在映射關(guān)系,功能是一系列行為的組合,因此構(gòu)件間的功能關(guān)聯(lián)性同樣是由流決定,功能關(guān)聯(lián)方向不必重復(fù)確定。

機械產(chǎn)品構(gòu)件間的功能關(guān)聯(lián)強度表現(xiàn)為流傳遞的頻率。機械產(chǎn)品構(gòu)件可以根據(jù)產(chǎn)品的子功能劃分為多個功能模塊。根據(jù)模塊的劃分準則,功能模塊應(yīng)具備功能獨立性,即應(yīng)將功能關(guān)聯(lián)性最高、交互作用最強的構(gòu)件組劃分為一個模塊,并減少模塊之間的交互作用[11]。因此,同個功能模塊內(nèi)的構(gòu)件之間流的傳遞更加頻繁,構(gòu)件之間的功能關(guān)聯(lián)性更強,變更傳播的概率更高。

2.5 機械產(chǎn)品構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)模型

網(wǎng)絡(luò)模型可以用有向圖表示,其中V是有向圖中所有節(jié)點的集合,用于表示系統(tǒng)的基本組成元素,E是節(jié)點間連邊的集合,用于表示節(jié)點間的相互作用。在對機械產(chǎn)品構(gòu)件建立網(wǎng)絡(luò)模型時,應(yīng)綜合考慮構(gòu)件間結(jié)構(gòu)、行為、功能三個層面的關(guān)聯(lián)關(guān)系[12-15],根據(jù)關(guān)聯(lián)方向?qū)⒐?jié)點相互連接,即可構(gòu)建起有向網(wǎng)絡(luò)。

▲圖3 機械產(chǎn)品構(gòu)件的二級網(wǎng)絡(luò)模型

由于同個功能模塊內(nèi)的構(gòu)件之間關(guān)聯(lián)關(guān)系更加密切,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在明顯的集聚性,因此可以采用二級網(wǎng)絡(luò)模型來表示。如圖3所示,該機械產(chǎn)品由四個功能模塊組成,分別與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點A、B、C、D對應(yīng),這些節(jié)點稱為一級節(jié)點,一級節(jié)點之間通過一級連邊連接。每個一級節(jié)點又由多個基礎(chǔ)節(jié)點(a、b、c等)組成,這些基礎(chǔ)節(jié)點稱為二級節(jié)點,即組成機械產(chǎn)品的基本構(gòu)件,二級節(jié)點通過二級連邊連接?？梢钥闯?采用二級網(wǎng)絡(luò)模型對機械產(chǎn)品進行建模,構(gòu)件之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的描述非常清晰直觀。

3 基于貝葉斯網(wǎng)的查詢推理

3.1 變量及變量取值的確定

貝葉斯網(wǎng)的構(gòu)建包括三個過程:變量及變量取值的確定、結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)學(xué)習(xí)。在貝葉斯網(wǎng)的構(gòu)建之初,選擇合適的變量來描述問題,并為變量確定取值,對整個推理過程起著重要的作用。在機械產(chǎn)品構(gòu)件變更概率判斷問題中,可以將每個構(gòu)件的變更情況視為一個隨機變量,分別用字母A、B、C等表示,每個變量都有“1”或“0”兩個取值,其中,“1”表示構(gòu)件發(fā)生變更,“0”表示構(gòu)件不發(fā)生變更。這樣,機械產(chǎn)品的變更決策情況就可以用這組隨機變量加以描述。

3.2 貝葉斯網(wǎng)的結(jié)構(gòu)選擇

在構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)時,變量添加的順序可以隨機設(shè)定,順序不同,構(gòu)建出的貝葉斯網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同。在貝葉斯網(wǎng)中,子節(jié)點的概率分布和指向它的父節(jié)點有關(guān),網(wǎng)絡(luò)的邊越多,計算的過程越復(fù)雜。為了獲得較為簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),通常根據(jù)變量之間的邏輯關(guān)系確定。

▲圖4 不同變量順序得到的貝葉斯網(wǎng)結(jié)構(gòu)

以圖3中的一級節(jié)點D為例,該節(jié)點包括3個二級節(jié)點k、l、m,他們的變更情況分別用K、M、L表示。若以順序α1=〈K,M,L〉對這三個節(jié)點的變更情況構(gòu)建貝葉斯網(wǎng),在加入M時,由于不知道構(gòu)件l的變更情況,構(gòu)件k的變更有可能會引起l的變更,無法確定K和M互相獨立,因此K和M之間需用有向邊連接;加入L時,K和M的取值都對L產(chǎn)生影響,因此構(gòu)建出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4(a)所示。若參考構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)方向,以順序α2=〈K,L,M〉對這3三個節(jié)點的變更情況構(gòu)建貝葉斯網(wǎng),在加入L時,L依賴于K,K和L之間用有向邊連接;在加入M時,根據(jù)條件獨立性,在構(gòu)件l的變更情況已知的情況下,M的取值只與L有關(guān),因此構(gòu)建出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4(b)所示,該網(wǎng)絡(luò)的邊更少,在對聯(lián)合分布化簡時可以減少參數(shù)的個數(shù),有效地降低推理運算的復(fù)雜度。

因此,在確定貝葉斯網(wǎng)結(jié)構(gòu)時,可以參考機械產(chǎn)品構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)模型,以網(wǎng)絡(luò)模型中的根節(jié)點對應(yīng)的變量作為起點,按網(wǎng)絡(luò)模型中有向邊的順序添加變量,即可得到較為簡單的貝葉斯網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3.3 貝葉斯網(wǎng)的參數(shù)學(xué)習(xí)

貝葉斯網(wǎng)的參數(shù)是指節(jié)點依附的條件概率表(CPT),具體來說,根節(jié)點依附的是邊緣分布,非根節(jié)點的取值依賴于其父節(jié)點,因此非根節(jié)點依附的是條件概率分布。CPT可以反映變量之間的關(guān)聯(lián)強度。

在數(shù)據(jù)不足的情況下,CPT可以通過專家咨詢,根據(jù)專家經(jīng)驗得到。雖然從定性的角度可知,構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性越強,變更傳播的概率越大,但由于人的認知水平有限,人工參與的主觀性太強,若根據(jù)變量之間的關(guān)聯(lián)強度定量地確定貝葉斯網(wǎng)的參數(shù),推理結(jié)果的準確度較低,且需要耗費很多的時間和人力。

在數(shù)據(jù)充足的情況下,通過數(shù)據(jù)分析可以得到精確度極高的參數(shù)。企業(yè)的機械產(chǎn)品變更歷史數(shù)據(jù)庫記錄著每種變更事件對應(yīng)的變量組的取值,將這些樣本數(shù)據(jù)載入MATLAB中,使用BNT工具箱中的最大似然估計算法進行參數(shù)學(xué)習(xí),即可得到真實性很高的CPT。

3.4 查詢推理

機械產(chǎn)品各構(gòu)件的變更概率可通過查詢推理求得。根據(jù)設(shè)計變更的要求,可以確定部分構(gòu)件的變更情況,其中包括為了實現(xiàn)新的設(shè)計任務(wù)要求必須保留的構(gòu)件和必須變更的構(gòu)件,這些構(gòu)件對應(yīng)的變量稱為證據(jù)變量,記為E,其取值為e;需要計算后驗概率的變量稱為查詢變量,記為Q;各構(gòu)件在滿足設(shè)計任務(wù)要求的條件下的變更概率就是P(Q=1|E=e))。

查詢推理可以用于多種因果推理情形,以圖4(b)的貝葉斯網(wǎng)為例,查詢推理可用于多種推理情形,包括正向推理P(L=1|)K=1)反向推理P(L=1|)M=1)及混合推理P(L=1|)K=0,M=1)等。這些后驗概率可以用變量消元算法求得,但由于在實際應(yīng)用中,需要分別計算多個構(gòu)件的變更概率概率或多種條件下某一構(gòu)件的變更概率,使用變量消元法進行計算會有大量重復(fù)的計算過程,而使用BNT工具箱中的聯(lián)合樹推理引擎進行計算能提高計算效率,大幅減少工作量。

4 實例分析

如今,共享單車以方便、環(huán)保的優(yōu)點,成為了城市居民出行的重要代步工具,用戶規(guī)模日益增長。某品牌旗下的共享單車主要由12種構(gòu)件組成,包括一體成型的車架、車把、前叉、座桿、車座、鏈條、前牙盤、后牙盤、腳踏、曲柄連桿、前輪、后輪,按功能可以劃分為三個主要的模塊,包括轉(zhuǎn)向模塊、傳動模塊和支撐模塊?，F(xiàn)應(yīng)市場環(huán)境和生產(chǎn)制造的需要,設(shè)計人員決定對車架進行重新設(shè)計,將其變結(jié)構(gòu)更為簡單、材質(zhì)更為輕便的車架,出于成本考慮,前輪和后輪不進行變更。下文將以共享單車這一再設(shè)計所引起的變更傳播問題為例,對其他構(gòu)件的變更概率進行計算。

首先,根據(jù)產(chǎn)品的BOM確定構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)關(guān)系,并結(jié)合構(gòu)件的行為關(guān)聯(lián)性和功能關(guān)聯(lián)性對產(chǎn)品構(gòu)件建立二級網(wǎng)絡(luò)模型,如圖5所示。

設(shè)定變量A、B、C、…、G分別表示構(gòu)件a、b、c、…、g的變更情況,在構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)時,參考共享單車構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)模型,選擇根節(jié)點a對應(yīng)的變量A作為起點,按網(wǎng)絡(luò)模型中有向邊的層級依次添加變量節(jié)點,根據(jù)構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)性設(shè)定貝葉斯網(wǎng)的有向邊,確定貝葉斯網(wǎng)的結(jié)構(gòu),如圖6所示。

▲圖5 共享單車構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)模型

▲圖6 貝葉斯網(wǎng)結(jié)構(gòu)

查詢某企業(yè)關(guān)于該產(chǎn)品的的歷史變更數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中,使用BNT工具箱中的最大似然估計算法進行參數(shù)學(xué)習(xí),得到各變量依附的CPT如圖7所示。

▲圖7 各變量的條件概率分布表

根據(jù)新的設(shè)計任務(wù)要求,可知證據(jù)變量集E={A=1,K=0,L=0},借助BNT工具箱中的聯(lián)合樹推理引擎對該條件下各構(gòu)件的變更概率P=(Q=|A)=1,K=0,L=0)進行計算,結(jié)果如表1所示。

表1 各構(gòu)件變更概率

由表1可以看出,受變更傳播的影響,在車架發(fā)生設(shè)計變更,前輪和后輪不發(fā)生變更時,前叉、座桿及車座被迫進行變更的概率很高,再設(shè)計時應(yīng)及時對這些構(gòu)件的變更風(fēng)險進行防范,并指導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)管理過程。此外,由各構(gòu)件的變更概率可以看出設(shè)計變更的影響范圍,若設(shè)計開發(fā)中還有其他再設(shè)計方案,則設(shè)計人員可以類似地對各構(gòu)件的變更概率進行計算,并對多種方案進行綜合評估,總體概率較低者意味著其變更影響的范圍較小,再設(shè)計復(fù)雜度較低,因此從一個方面為設(shè)計人員進行方案選擇提供了決策依據(jù)。

5 結(jié)論

機械產(chǎn)品再設(shè)計的過程中,有必要考慮變更傳播的影響,對構(gòu)件的變更風(fēng)險進行評估。本文提出了一種基于貝葉斯網(wǎng)的機械產(chǎn)品再設(shè)計構(gòu)件變更概率計算方法,通過對構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的研究,建立機械產(chǎn)品構(gòu)件二級網(wǎng)絡(luò)模型,參考此模型,建立機械產(chǎn)品設(shè)計變更的貝葉斯網(wǎng),并基于貝葉斯網(wǎng)的查詢推理求得構(gòu)件的變更概率。這一方法不僅可以將再設(shè)計中的變更傳播影響加以量化,而且可以輔助設(shè)計人員對多種變更設(shè)計方案的優(yōu)劣進行評判,從而為設(shè)計人員的設(shè)計決策提供依據(jù)。