CN102708249A - 一种产品模块化配置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种产品模块化配置方法及系统，产品模块化配置系统中存储有产品基型模块，该方法包括：接收产品结构部件的输入参数和产品机构部件的输入参数；根据产品结构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成结构部件模型；根据产品机构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成机构部件模型；根据结构部件模型和机构部件模型，生成产品整机模型并输出。

Description

一种产品模块化配置方法及系统

技术领域

本发明涉及数字化机械设计领域，特别是涉及一种产品模块化配置方法及系统。

背景技术

门式起重机(简称场桥)是港口、堆场常用的起重设备，广泛应用于各港口货物的起重、运输、装卸等作业中。传统的场桥设计是根据客户提供的产品技术要求及基本参数进行产品的总体方案设计、详细技术设计、工艺设计、生产制造、安装调试交机，为了达到快速设计并降低开发成本，多采用模块化、参数化设计。

然而，这种模块化设计对设计积累要求较高，对于某些特殊的零部件，模块化设计也无法完成，不能全部通过模块的选装选配设计和参数化设计来满足客户的个性化需求。此外，现有的模块化设计只适用于零部件设计，不能实现整机的参数化模块化设计，导致了开发周期延长、成本增加。

因此，亟需一种产品模块化自动配置方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产品模块化自动配置及系统，用以解决订单式产品不能全部通过模块的选装选配设计和参数化设计来满足客户的个性化需求的问题，实现整机的快速设计。

为此，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种产品模块化配置方法，应用于产品模块化配置系统，所述产品模块化配置系统中存储有产品基型模块，所述方法包括：

接收产品结构部件的输入参数和产品机构部件的输入参数；

根据所述产品结构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成结构部件模型；

根据产品机构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成机构部件模型；

根据所述结构部件模型和所述机构部件模型，生成产品整机模型并输出。

本发明实施例还提供一种产品模块化配置系统，包括：

存储模块，用于存储产品基型模块；

输入模块，用于接收产品结构部件的输入参数和产品机构部件的输入参数；

结构部件生成模块，用于根据所述输入模块接收的产品结构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成结构部件模型；

机构部件生成模块，用于根据输入模块接收的产品机构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成机构部件模型；

整机模型生成模块，用于根据所述结构部件生成模块生成的结构部件模型和所述机构部件生成模块生成的机构部件模型，生成产品整机模型；

输出模块，用于输出所述整机生成模块生成的产品整机模型。

本发明实施例提供的产品模块化配置方法及系统，在用户输入的产品部件参数与基型模块的配置参数不匹配的情况下，通过根据用户输入的产品部件参数，修改选取的基型模块的配置参数，得到符合用户需求的部件，并自动将各部件进行整合，输出产品整机模型，解决订单式产品不能全部通过模块的选装选配设计和参数化设计来满足客户的个性化需求的问题，实现整机的快速设计。

附图说明

图1为本发明实施例提供的产品模块化配置流程示意图之一；

图2为本发明实施例提供的产品模块化配置流程示意图之二；

图3为本发明实施例提供的产品模块化配置系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例可用于门式起重机的设计开发，也可用于其它工程设备的设计开发。以下以门式起重机为例，详细说明本发明实施例提供的模块化配置方法。

门式起重机通常包括以下部件：龙门架、大车运行机构、起升机构、小车机构，其中，龙门架为结构部件，大车运行机构、起升机构、小车机构为机构部件。

本发明实施例中，门式起重机的设计由门式起重机模块化配置系统(以下简称配置系统)完成。在设计开发门式起重机之前，需要进行以下操作：

1、对产品整机进行模块化划分

将产品整机依据结构和功能划分为多个产品部件(例如，龙门架、大车运行机构、起升机构、小车机构、小车架)，各产品部件又划分为多个基型模块(例如，龙门架部件可划分为主梁、支腿、鞍梁、框架梁等多个基型模块)。具体的，可以根据各企业的模块命名规则，对各基型模块进行编码处理，以便进行基型模块的调用及替换，并确定基型模块的接口，优选的，可以通过建立产品模块型谱表记录各基型模块的编码、配置参数以及接口特性参数，其中，配置参数是指模块的结构尺寸、型号、性能等参数；接口特性参数是指模块之间的连接关系。

2、为各基型模块建立三维模型

按照自顶向下的设计思想，根据产品模块型谱表对各个基型模块建立三维模型，在建模过程中需要根据各基型模块的特点，确定各基型模块的安装零点坐标系，以便于基型模块的装配与互换，其中各基型模块模型均采用坐标系装配。此外，还可以通过三维设计软件建立各基型模块的互换组件，互换组件是指在功能和结构上与基型模块近似，但接口尺寸和/或结构尺寸不同的模块集。

3、将建好的基型模块模型存储于配置系统的模块库中，以方便基型模块的管理及调用。提取各基型模块的配置参数以及接口特性参数，并将其存储在配置系统数据库中，为基型模块的自动匹配设计打下基础。该配置系统中还包括外购件库，其中包括各种外购件的模型。

进一步的，还可以在装配系统中建立产品各部件及整机的模型模板，部件的模型模板包括组成各部件的基型模块以及各基型模块之间的连接关系；整机的模型模板包括组成整机的各部件模型以及各部件模型之间的连接关系。在本实施例中，分别建立并存储龙门架、大车运行机构、起升机构、小车运行机构、小车架以及门式起重机的模型模板，以方便后续生成各机构模型时进行调用。

当配置系统中的上述基型模块、各部件模型建立之后，即可通过该配置系统进行门式起重机的设计，以下结合图1及图2详细说明模块化配置方法，该方法包括：

步骤11，向配置系统输入门式起重机各部件参数。

具体的，首先用户可根据订单的门式起重机的技术数据，分别将结构部件和机构部件的主要数据，输入到配置系统输入界面的项目概况中。其中，输入的结构部件参数涉及龙门架主梁、支腿、鞍梁、框架梁等部分的尺寸、外形等数据；输入的机构部件参数可以包括：各机构部件的类型及其尺寸型号，例如，大车的类型可以包括：四轮、六轮或八轮大车，起升机构的类型可以包括：单驱动起升或双驱动起升，小车机构的类型可以包括：主动式小车机构或被动式小车机构。

步骤12，配置系统根据龙门架结构部件参数选取相应的基型模块，在用户输入的龙门架部件参数与选取的基型模块不匹配的情况下，通过修改基型模块的配置参数，得到与龙门架结构部件输入参数相适应的基型模块，并根据修改后的基型模块生成龙门架结构部件模型。

具体的，配置系统针对龙门架的各个组成模块(如主梁模块、支腿模块、鞍梁模块、框架梁模块)，分别判断模块库中的相应的基型模块的配置参数是否与输入参数相匹配，若模块库中基型模块的配置参数与相应模块的输入参数不匹配，则根据该模块的部件输入参数修改模块库中相应的基型模块的配置参数，以获得符合设计要求的模块。进一步的，若某个模块的基型模块有多个，则选取与该模块的部件输入参数最接近的基型模块，并修改该基型模块的配置参数，以获得符合设计要求的模块。

配置系统还要针对龙门架的各个组成模块，分别判断模块库中的相应的基型模块的接口参数是否与输入参数相匹配，若模块库中基型模块的接口参数与相应模块的输入参数不匹配，则根据该模块的部件输入参数修改模块库中相应的基型模块的接口参数，以获得符合设计要求的模块。

配置系统还可根据系统配置要求，将更新后的基型模块存储到模块库中，以实现模块的扩充；也可以向用户发出提示信息，并根据用户的选择存储更新后的基型模块到模块库中。

当生成符合设计要求的基型模块后，配置系统再根据生成的基型模块的接口特性参数以及龙门架模型模板，生成龙门架模型。

需要说明的是，配置系统判断模块库中的相应的基型模块的配置参数是否与输入参数相匹配，以及判断模块库中的相应的基型模块的接口参数是否与输入参数相匹配，二者的执行先后顺序不做限定。

在本实施例中，运用程序开发项目概况的界面和数据库，将计算的公式和设计规范(GB3811和FEM)嵌入到数据库中，通过VB.NET程序进行调用并进行匹配计算。具体的，根据输入的结构部件参数，在模块型谱表中匹配基型模块的配置参数，得到相应的基型模块编码，并根据该模块编码选取基型模块，完成模块自动寻址过程，实现模块的自动匹配。

步骤13，配置系统计算生成的龙门架的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数。

具体的，配置系统对生成的龙门架模型进行工作循环时间、轮压以及稳定性的计算，并将已生成的龙门架的重量、截面积、重心等参数提取到轮压计算中，计算龙门架的工作状态和非工作状态的最大和最小轮压，并自动输出计算报告。在本实施例中，运用VB.NET程序开发计算程序实现。

计算龙门架的工作循环时间、轮压以及稳定性参数，可以作为大车运行机构、起升机构、小车机构等机构部件模块的选择依据。

步骤14，配置系统选取各机构的外购件以及各机构的基型模块，在机构的输入参数与该机构的基型模块相关参数不匹配的情况下，修改该基型模块的相关参数，得到与输入参数相适应的基型模块，并根据修改后的基型模块生成各机构部件模型。

具体的，配置系统根据步骤13中计算得到的龙门架的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数，从外购件库中进行外购件的选型。对于大车运行机构来说，需要选择减速机、缓冲器等外购件；对于起升机构来说，需要选择减速机、缓冲器、电动机、制动器等外购件；对于小车运行机构来说，需要选择减速机、缓冲器、钢丝绳等外购件。

配置系统还要针对各机构的输入参数，分别判断模块库中的相应的基型模块的配置参数和/或接口参数是否与输入参数相匹配，并在判断为不匹配时，修改相应基型模块的相关参数，生成符合设计要求的各机构部件模型(如包括起升机构、小车运行机构、大车运行机构等)，其具体过程与步骤12类似，在此不再赘述。

进一步的，当起升机构和小车运行机构部件设计完成之后，还需要进行小车架的设计，即，根据用户输入的起升机构和小车运行机构的参数数据、选取的外购件模型以及生成的起升机构和小车运行机构的模型，进行小车架的配置设计。其中，小车架承重梁和各筋板位置、底座安装孔大小及位置均能根据起升机构和小车运行机构的模块模型自动调整，生成与起升机构和小车运行机构相匹配的小车架三维模型。

步骤15，配置系统生成并输出门式起重机整机模型。

具体的，由于在前述步骤中已完成龙门架模型、小车运行机构模型、大车运行机构模型、小车架模型及外购部件模型的设计，各部件三维模型数据均已存在于内存中，当执行整机生成程序时，便可调用内存中的数据，利用Pro/E二次开发调用整机模型空模板，搭建出整机模型，自动生成符合客户要求的整机三维模型。

优选的，上述流程中，在生成结构部件的过程中，当某一个基型模块确定了以后，配置系统可根据各部件及整机的模型模板，自动选择与其接口相匹配的其余基型模块继续进行参数匹配判断和相应处理。

优选的，上述流程中，当步骤12中龙门架设计完成之后，配置系统可以进一步生成龙门架工程图。当步骤14中各机构部件设计完成之后，配置系统可以自动生成各机构部件的工程图。当步骤15中在生成整机模型时，配置系统可以同时输出整机模型的工程图，即，执行经过二次开发的工程图批量生成程序，批量输出符合图号和图形名称要求的工程图，可进行图纸质量检查，最后完成整机全部设计。具体的，配置系统可对Pro/E进行二次开发，通过设置图号参数全局变量来实现工程图的批量图号命名，根据事先确定的Pro/E工程图文件命名规则，在Pro/E整机模型中设置新的文件名，进行模型和工程图的同步批量重命名，现符合要求的批量工程图配置。

上述流程中，如果配置系统判断模块库中的基型模块与输入参数相匹配，则可根据基型模块进行装配，得到门式起重机整机模型。

本发明实施例优选采用Visual Studio+SQL Server+Pro/E软件，构建参数化的三维模型及仿真分析模型，形成基础数据库，通过系统集成以及数据共享，实现各系统的设计分析仿真等功能，进行参数化驱动设计。但本领域技术人员可知，通过其他三维软件如：Inventor，UG-NX，CATIA等也能能够实现。

本发明实施例主要采用模块化设计方法，通过对模块的选装选配设计和基于模块化的变型设计方法实现门式起重机整机的快速、低成本设计。由于产品的设计以模块为基础，这样通过以模块为单位进行产品的设计，降低了产品的复杂性，缩短了产品的研发周期。与纯粹的参数化设计相比，通过提高模块的应用率，不仅提高了产品的可靠性，而且大大降低了制造成本，为实现门式起重机的大批量定制设计奠定了基础。而与纯粹的模块化设计相比，本发明实施例解决了订单式产品不能全部通过模块的选装选配设计和参数化设计来实现满足客户全部需求的功能配置的问题，通过各模块接口的自动匹配设计，实现了整机的快速设计。

基于相同或者相近似的构思，本发明实施例还提供一种产品模块化配置系统，如图3所示，该系统包括：

存储模块31，用于存储产品基型模块。

输入模块32，用于接收产品结构部件的输入参数和产品机构部件的输入参数。

结构部件生成模块33，用于根据输入模块32接收的产品结构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成结构部件模型。

机构部件生成模块34，用于根据输入模块32接收的产品机构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成机构部件模型。

整机模型生成模块35，用于根据结构部件生成模块33生成的结构部件模型和机构部件生成模块34生成的机构部件模型，生成产品整机模型。

输出模块36，用于输出整机生成模块35生成的产品整机模型。

结构部件生成模块33，具体用于若产品结构部件模块的基型模块有多个，则选取与该模块的产品结构部件输入参数最接近的基型模块。

机构部件生成模块34，具体用于若产品机构部件模块的基型模块有多个，则选取与该模块的产品机构部件输入参数最接近的基型模块。

结构部件生成模块33，具体用于判断选取的基型模块的配置参数和/或接口参数与所述产品结构部件的输入参数是否匹配；若所述选取的基型模块的配置参数与所述产品结构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块的配置参数；若所述选取的基型模块的接口参数与所述产品结构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块的接口参数。

机构部件生成模块34，具体用于判断选取的基型模块的配置参数和/或接口参数与所述产品机构部件的输入参数是否匹配；若所述选取的基型模块的配置参数与所述产品机构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块的配置参数；若所述选取的基型模块的接口参数与所述产品机构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块的接口参数。

本发明实施例的产品模块化配置系统还可以包括计算模块37和外购件选取模块38，其中：

计算模块37，用于计算结构部件的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数。

外购件选取模块38，用于根据计算模块37计算出的结构部件的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数选取外购件模型。

机构部件生成模块34，具体用于根据外购件选取模块38选取的外购件模型以及修改后的基型模块，生成机构部件模型。

本发明实施例的产品模块化配置系统还可以包括工程图输出模块39，用于实现以下功能之一或者实现功能的组合：

在所述结构部件生成模块生成结构部件模型之后，生成结构部件工程图并输出；

在所述机构部件生成模块生成机构部件模型之后，生成机构部件工程图并输出；

在所述整机模型生成模块生成产品整机模型之后，生成产品整机工程图并输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种产品模块化配置方法，应用于产品模块化配置系统，其特征在于，所述产品模块化配置系统中存储有产品基型模块，所述方法包括：

接收产品结构部件的输入参数和产品机构部件的输入参数；

根据所述产品结构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成结构部件模型；

根据产品机构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成机构部件模型；

根据所述结构部件模型和所述机构部件模型，生成产品整机模型并输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述产品结构部件的输入参数选取基型模块，具体为：若产品结构部件模块的基型模块有多个，则选取与该模块的产品结构部件输入参数最接近的基型模块；

所述根据产品机构部件的输入参数选取基型模块，具体为：若产品机构部件模块的基型模块有多个，则选取与该模块的产品机构部件输入参数参数最接近的基型模块。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断选取的基型模块与所述产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，包括：

判断选取的基型模块的配置参数和/或接口参数与所述产品结构部件的输入参数是否匹配；

若所述选取的基型模块的配置参数与所述产品结构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块的配置参数；

若所述选取的基型模块的接口参数与所述产品结构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块的接口参数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断选取的基型模块与所述产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，包括：

判断选取的基型模块的配置参数和/或接口参数与所述产品机构部件的输入参数是否匹配；

若所述选取的基型模块的配置参数与所述产品机构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块的配置参数；

若所述选取的基型模块的接口参数与所述产品机构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块的接口参数。

5.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述生成结构部件模型之后，还包括：计算所述结构部件的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数，并根据所述结构部件的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数选取外购件模型；

所述根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，生成机构部件模型，包括：根据所述外购件模型以及修改后的基型模块，生成机构部件模型。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤之一或者步骤的组合：

所述生成结构部件模型之后，还包括：生成结构部件工程图并输出；

所述生成机构部件模型之后，还包括：生成机构部件工程图并输出；

所述生成产品整机模型之后，还包括：生成产品整机工程图并输出。

7.一种产品模块化配置系统，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储产品基型模块；

输入模块，用于接收产品结构部件的输入参数和产品机构部件的输入参数；

结构部件生成模块，用于根据所述输入模块接收的产品结构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品结构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成结构部件模型；

机构部件生成模块，用于根据输入模块接收的产品机构部件的输入参数选取基型模块，判断选取的基型模块与所述产品机构部件的输入参数是否匹配，并在不匹配的情况下，根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块，并根据修改后的基型模块生成机构部件模型；

整机模型生成模块，用于根据所述结构部件生成模块生成的结构部件模型和所述机构部件生成模块生成的机构部件模型，生成产品整机模型；

输出模块，用于输出所述整机生成模块生成的产品整机模型。

8.如权利要求7所述的产品模块化配置系统，其特征在于，所述结构部件生成模块，具体用于若产品结构部件模块的基型模块有多个，则选取与该模块的产品结构部件输入参数最接近的基型模块；

所述机构部件生成模块，具体用于若产品机构部件模块的基型模块有多个，则选取与该模块的产品机构部件输入参数最接近的基型模块。

9.如权利要求7所述的产品模块化配置系统，其特征在于，所述结构部件生成模块，具体用于判断选取的基型模块的配置参数和/或接口参数与所述产品结构部件的输入参数是否匹配；若所述选取的基型模块的配置参数与所述产品结构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块的配置参数；若所述选取的基型模块的接口参数与所述产品结构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品结构部件的输入参数修改选取的基型模块的接口参数。

10.如权利要求7所述的产品模块化配置系统，其特征在于，所述机构部件生成模块，具体用于判断选取的基型模块的配置参数和/或接口参数与所述产品机构部件的输入参数是否匹配；若所述选取的基型模块的配置参数与所述产品机构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块的配置参数；若所述选取的基型模块的接口参数与所述产品机构部件的输入参数不匹配，则根据所述产品机构部件的输入参数修改选取的基型模块的接口参数。

11.如权利要求7至10任意一项所述的产品模块化配置系统，其特征在于，所述系统还包括计算模块和外购件选取模块，其中：

所述计算模块，用于计算所述结构部件的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数；

所述外购件选取模块，用于根据所述计算模块计算出的结构部件的工作循环时间、轮压和/或稳定性参数选取外购件模型；

所述机构部件生成模块，具体用于根据所述外购件选取模块选取的外购件模型以及修改后的基型模块，生成机构部件模型。

12.如权利要求7所述的产品模块化配置系统，其特征在于，所述系统还包括工程图输出模块，用于实现以下功能之一或者实现功能的组合：

在所述结构部件生成模块生成结构部件模型之后，生成结构部件工程图并输出；

在所述机构部件生成模块生成机构部件模型之后，生成机构部件工程图并输出；

在所述整机模型生成模块生成产品整机模型之后，生成产品整机工程图并输出。

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