CN104881532A - 一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，该方法根据用户需求、现有的技术及设计者的分析，由设计者产生主要的功能概念，提取对产品结构影响较大的参数作为特征参数，通过“Zigzagging”映射，依照功能需求分析及三种类型的划分，合理提炼卷筒特征设计参数，建立产品平台的功能要求和设计参数矩阵。将灰色系统理论应用到产品平台的稳健设计中，结合试验设计与关联度方差分析，合理识别平台参数和变型参数。然后分两阶段进行稳健优化，确定卷筒组产品族基体产品和每个变型产品的设计参数的最佳设计方案，提升产品适应外部环境变化的能力、考虑设计变更及以低成本获得高质量产品。应用本发明进行设计时，在产品平台设计初期就开始考虑产品的稳健性，并使设计具有可适应性，以避免后期出现大的返工。

Description

一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法

技术领域

本发明涉及一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，属起重机技术领域。

背景技术

在工程实际应用中，如桥式起重机，由于设计过程中一些设计变量、参数和约束条件的不确定性，以及环境条件、材料特性等因素的随机性，这些不确定性引发的变差将会传递给设计目标，从而引起质量性能指标的波动，增大了它们对产品质量的影响。因此，为提高产品族设计的稳健性，在设计过程中，各种设计参数的取值大小不仅要保证优化设计的水平，而且要保证每个变型产品所有质量性能指标的偏差最小。

卷筒作为起重机起升机构重要的承载部件，其性能直接影响到起重机的工作效率。卷筒设计会因起重量、起升高度、绳径、起升速度、工作级别、滑轮组倍率等因素的改变而随之改变，因而卷筒难以完全标准化，一般都是单件小批生产。为了缩短卷筒的设计周期，提高设计效率及企业对市场的快速响应能力，增强设计的可适应性，应建立卷筒组产品平台，优化卷筒设计参数。尽量减小它们对产品质量的影响。而产品的稳健性可提升产品适应外部环境变化的能力。为了提高产品设计的稳健性，必须在系统设计阶段就开始考虑产品的稳健性，并使产品设计具有可适应性，以避免后期出现大的返工。为此，本发明建立了一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，对设计过程中的不确定性参数进行分析和处理，实现产品平台的稳健性。

本发明根据用户需求、现有的技术及设计者的分析，由设计者产生主要的功能概念，提取对卷筒结构影响较大的参数作为特征参数，通过“Zigzagging”层级映射，得到功能分解图，根据建立的功能要求-设计参数映射关系及对卷筒组在起重机上所起的主要作用与结构分析，确定卷筒组的基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求，得到对应的公共参数和定制参数，将灰色系统理论应用到产品平台的稳健设计中，结合试验设计与方差分析，解决平台设计的稳健性问题。

为了缩短产品的研发或改型时间，进而提高产品设计质量、设计效率及企业对市场的快速响应能力，要求所设计出的产品具有更高的稳健性。

鉴于此，本发明人专门研制出一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，缩短了作为非标准件的卷筒的研发和改型时间，提高产品的设计效率、质量和对市场的快速响应客户多样化需求的能力，同时提高了平台的可适应能力以及稳健性，降低了设计成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，包括如下步骤。

步骤1，根据用户需求、现有的技术以及设计人员的分析，由设计人员确定卷筒的主要功能概念。

步骤2，提取对卷筒结构影响较大的参数作为特征参数。

步骤3，通过“Zigzagging”层次映射，得到卷筒的功能分解图。

步骤4，根据步骤3所建立的卷筒功能要求-设计参数映射关系及对卷筒在起重机上所起的主要作用与结构分析，确定卷筒产品族的基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求，得到对应的公共参数、定制参数以及可适应设计参数。

步骤5，对卷筒体的部分参数进行关联度分析。

步骤6，计算出卷筒的重量，并通过有限元分析得出卷筒的强度和稳定性系数，输出卷筒屈曲分析ansys计算图。

步骤7，根据灰色关联度分析对数据规范化进行处理，再根据公式计算获得各设计参数的灰色关联数据及关联度。

步骤8，对关联度的数据进行分析，以及分析其他参数的敏感性和可适应性，确定平台参数和变型参数。

步骤9，卷筒产品族的稳健优化设计，确定卷筒产品族基体设计参数的合理取值。

进一步，步骤1中所述的准确获取与表达产品功能需求信息是产品平台设计的首要环节，在产品开发阶段只有充分地理解产品功能需求信息，将这些功能需求信息经分析、准确描述与表达并转化为产品结构信息，才有可能使所建立的产品概念模型有效地支持后续的产品设计。

进一步，步骤2中对卷筒结构影响较大的参数为：绳槽、名义直径(槽底直径)、厚度、卷筒长度(绳槽长度、之间光滑部分长度、固定绳圈长度)。

进一步，步骤3中进行“Zigzagging”层级映射时，每一层级分解时可利用独立公理对功能和结构的独立性进行判断，使之尽可能满足独立公理。其中，功能分解图的左半部分表示为卷筒功能要求F_RS的层次结构，右半部部分表示为卷筒功能要求所对应的设计参数D_PS，其功能要求与设计参数之间的关系可以描述为：

F_R＝AD_P

其中，F_R是功能要求集，F_R＝[F_R 1,F_R 2,…,F_R m]^T；D_P是设计参数集，D_P＝[D_P1,D_P2,…,D_P m]^T；A为设计矩阵，为使设计更好地满足稳健性，避免耦合设计，设计矩阵A的形式应尽为对角阵或三角的形式。但在产品族中，各变型产品的功能要求基本相同，其物理结构组成及拓扑形状也相同，可用一组多元设计参数D_P来描述产品几何拓扑结构与结构参数关系。功能要求的变化与延伸可通过功能要求矩阵规划来表达，此处的功能要求可以是一子功能要求或功能模块，可根据产品的复杂程度层级展开；对应地，设计参数及其规格的变化可通过设计参数矩阵来表达，此处的设计参数可以是一叶参数或结构模块，表示如图1所示。

在功能要求矩阵中，第一列表示产品族的主功能要求，其它列表示变型产品的功能要求；任意一行表示某功能要求的延伸(功能要求的强弱或大小变化)。而在设计参数矩阵中，第一列表示产品族的主设计参数，其它列表示变型产品；任意一行表示该设计参数的规格变化。图中第j列虚框中的功能要求和对应的设计参数就是第j个变型产品的功能参数属性。

进一步，由步骤4确定卷筒的基本功能要求为：F_R1安全卷绕一定长度的钢丝绳、F_R4支撑卷筒、F_R12减少绳弯曲以及保证一定的速度和扭矩、F_R13保证强度和稳定性；期望功能要求和附加功能要求包括F_R9提供润滑通道、F_R10压注脂润滑、F_R14起升高度限位和F_R15限制起重量超载。对应的公共参数为：D_P1-1绳槽,D_P1-2直径,D_P4卷筒轴,D_P12卷筒轴承座组件,D_P13卷筒支座组件；定制参数为D_P9油管及接头,D_P10油杯,D_P14起升高度限位器,D_P15起重量超载限制器；其余为可适应设计参数。

进一步，由步骤4对卷筒的设计参数分析可知，卷筒体的设计参数绳槽和直径归类为公共参数，则对卷筒体余下的设计参数作为可控因素进行步骤5所述的关联度分析。

进一步，在步骤6中进行有限元分析中，把绳槽卷筒作为一种有环向密集弱加筋的圆柱中厚壳体，绳槽作为环筋加入到卷筒壁厚中进行建模有限元分析。

进一步，步骤7中所述的灰色关联度分析中，按着灰色理论的公式进行数据规范化处理，如下：

对于指标为望小型特性的数据规范化

$X_i\left(k\right)=\frac{x_i\left(k\right)-\underset{i}{\min }{x}_i\left(k\right)}{\underset{i}{max}{x}_i\left(k\right)-\underset{i}{\min }{x}_i\left(k\right)}$

对于指标为望目型特性的数据规范化

$X_i\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\max }{x}_i\left(k\right)-x_i\left(k\right)}{\underset{i}{max}{x}_i\left(k\right)-\underset{i}{\min }{x}_i\left(k\right)}$

式中，{x₁},{x₂},…,{x_n}为n个比较序列。{x_i}＝{x_i(1),x_i(2),…,x_i(m)}，i＝1,2,…,n，n为试验方案数，m为质量指标个数。

然后，根据以下的公式得出各自的灰色关联数据以及关联度。{x_i}与{x₀}关于第k个元素关联系数为：

${\mathrm{\γ}}_i\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\min }\underset{k}{\min }|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|+\mathrm{\ξ}\underset{i}{\max }\underset{k}{\max }|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|}{|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|+\mathrm{\ξ}\underset{i}{\max }\underset{k}{\max }|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|}$

其中，ξ为分辨系数，一般取0.5，ξ∈(0，1)，

{x_i}与{x₀}的关联度r_i计算公式如下：

$r_i=\frac{1}{m}\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_i\left(k\right).$

进一步，步骤8所述的对关联度数据分析，分析每个因素对单个试验指标的影响程度，计算各个因素对每个指标关联系数的水平和，再计算极差，将同一因素对不同指标关联系数的极差相加，将影响较为显著的因素作为平台参数；再根据敏感性和可适应性分析确定变型参数。

进一步，步骤9所述的对卷筒产品族稳健优化分析，把满足卷筒的强度和稳定性这两个指标作为约束条件，把卷筒重量最轻及波动最小作为优化目标。

本发明将公理设计、灰色系统理论和产品族稳健优化应用于起重机卷筒的设计领域，以公理设计理论为指导，进行产品平台功能要求-设计参数进行映射分析，确定卷筒设计参数；再将灰色系统理论应用到产品平台的稳健设计中，通过对设计参数关联度的分析，确定卷筒产品平台参数；最后，对卷筒产品族进行稳健优化，确定产品族基体设计参数的合理取值，以保证变型产品的质量性能稳健最优，从而在保证了产品族较高通用性的前提下使族内产品间差异性尽可能大，同时也提高了平台的稳健性。

应用本发明进行设计时，只需根据用户需求和现有的技术，通过设计者的分析，由设计者产生卷筒主要的功能概念，并提取对卷筒产品结构影响较大的参数作为特征参数；通过对卷筒产品平台功能要求-设计参数的映射分析，提高了设计过程的稳健性。将灰色系统理论应用到卷筒产品平台的稳健设计过程中，以可适应设计参数为因素，进行试验设计，并通过对关联度的分析判断因素对关联度影响的重要程度，将对指标影响较为显著的因素视为平台参数，从策略层面提高了平台的稳健性。对卷筒产品族稳健优化时，确定公共参数、平 台参数、变型参数和定制参数的规格变化数值，以保证变型产品的质量性能稳健最优，从而在保证了产品族较高通用性的前提下使族内产品间差异性尽可能大，同时也提高了平台的稳健性。

本发明的有益效果是，将公理设计、灰色系统理论和产品族稳健优化应用于起重机卷筒的设计领域。应用本发明进行设计时，设计人员进行卷筒平台参数数据规范化处理、关联度计算与分析是按照公式得出，且不会出现凭借个人主观经验进行设计计算而带来的设计计算结果不统一，甚至部分设计不合理。本发明应用在卷筒组产品族规划中，实现了卷筒产品快速响应客户的多样化需求，提高了平台的可适应能力，可为设计者、产品工程师及研究者提供一种新的开发方法。

本发明缩短了作为非标准件的卷筒的研发和改型时间，提高产品的设计效率、质量和对市场的快速响应客户多样化需求的能力，同时提高了平台的可适应能力以及稳健性，降低了设计成本。

本发明适用于起重机卷筒产品平台的稳健性设计。

附图说明

图1是本发明的主要功能要求和主设计参数矩阵图。

图2是本发明实施例卷筒功能要求-设计参数映射图。

图3是本发明实施例基于灰色关联度的平台参数识别流程图。

具体实施方式

本发明揭示的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，包括如下步骤。

步骤1，根据用户需求、现有的技术以及设计人员的分析，由设计人员确定卷筒的主要功能概念。准确获取与表达产品功能需求信息是产品平台设计的首要环节，在产品开发阶段只有充分地理解产品功能需求信息，将这些功能需求信息经分析、准确描述与表达并转化为产品结构信息，才有可能使所建立的产品概念模型有效地支持后续的产品设计。

步骤2，提取对卷筒结构影响较大的参数作为特征参数。特征参数包为：绳槽、名义直径(槽底直径)、厚度、卷筒长度(绳槽长度、之间光滑部分长度、固定绳圈长度)。

步骤3，通过“Zigzagging”层次映射，得到卷筒的功能分解图如图2所示。在进行“Zigzagging”层级映射时，每一层级分解时可利用独立公理对功能和结构的独立性进行判断，使之尽可能满足独立公理。其中，功能分解图的左半部分表示为卷筒功能要求F_RS的层次结构，右半部部分表示为卷筒功能要求所对应的设计参数D_PS，其功能要求与设计参数之间的关系可以描述为：

F_R＝AD_P

其中，F_R是功能要求集，F_R＝[F_R 1,F_R 2,…,F_R m]^T；D_P是设计参数集，D_P＝[D_P1,D_P2,…,D_P m]^T；A为设计矩阵，为使设计更好地满足稳健性，避免耦合设计，设计矩阵A的形式应尽为对角阵或三角的形式。

但在产品族中，各变型产品的功能要求基本相同，其物理结构组成及拓扑形状也相同，可用一组多元设计参数D_P来描述产品几何拓扑结构与结构参数关系。功能要求的变化与延伸可通过功能要求矩阵规划来表达，此处的功能要求可以是一子功能要求或功能模块，可根据产品的复杂程度层级展开；对应地，设计参数及其规格的变化可通过设计参数矩阵来表达，此处的设计参数可以是一叶参数或结构模块，表示如图1所示。

在功能要求矩阵中，第一列表示产品族的主功能要求，其它列表示变型产品的功能要求；任意一行表示某功能要求的延伸(功能要求的强弱或大小变化)。而在设计参数矩阵中，第一列表示产品族的主设计参数，其它列表示变型产品；任意一行表示该设计参数的规格变化。图中第j列虚框中的功能要求和对应的设计参数就是第j个变型产品的功能参数属性。

步骤4，根据步骤3所建立的卷筒功能要求-设计参数映射关系及对卷筒在起重机上所起的主要作用与结构分析，确定卷筒产品族的基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求，得到对应的公共参数、定制参数以及可适应设计参数。其中卷筒的基本功能要求为：F_R1安全卷绕一定长度的钢丝绳、F_R4支撑卷筒、F_R12减少绳弯曲以及保证一定的速度和扭矩、F_R13保证强度和稳定性；期望功能要求和附加功能要求包括F_R9提供润滑通道、F_R10压注脂润滑、F_R14起升高度限位和F_R15限制起重量超载。对应的公共参数为：D_P1-1绳槽,D_P1-2直径,D_P4卷筒轴,D_P12卷筒轴承座组件,D_P13卷筒支座组件；定制参数为D_P9油管及接头,D_P10油杯,D_P14起升高度限位器,D_P15起重量超载限制器；其余为可适应设计参数。

步骤5，对卷筒体的部分参数进行关联度分析。由步骤4对卷筒的设计参数分析可知，卷筒体的设计参数绳槽和直径归类为公共参数，则对卷筒体余下的设计参数作为可控因素进行步骤5所述的关联度分析。

步骤6，计算出卷筒的重量，并通过有限元分析得出卷筒的强度和稳定性系数，输出卷筒屈曲分析ansys计算图。进行有限元分析过程中，把绳槽卷筒作为一种有环向密集弱加筋的圆柱中厚壳体，绳槽作为环筋加入到卷筒壁厚中进行建模有限元分析。

步骤7，根据灰色关联度分析对数据规范化进行处理，再根据公式计算获得各设计参数的灰色关联数据及关联度。

步骤8，对关联度的数据进行分析，以及分析其他参数的敏感性和可适应性，确定平台参数和变型参数。

步骤9，卷筒产品族的稳健优化设计，确定卷筒产品族基体设计参数的合理取值。影响卷筒性能的指标是重量、强度和抗压稳定性，因此卷筒的强度和稳定性必须要得到满足，所以在卷筒产品族稳健优化时，把满足卷筒的强度和稳定性这两个指标作为约束条件，把卷筒重量最轻及波动最小作为优化目标。

如图3所示，基于灰色关联度的平台参数识别流程，其中包括了步骤7和步骤8。

问题描述设计规范模块，用于详细的描述问题以及产品的设计规范。

和质量指标特性约束条件、可控因素/不可控因素模块，卷筒的性能基本上取决于卷筒体的参数，以D_P1-1绳槽和D_P1-2直径作为公共参数，则对余下的4个设计参数(D_P1-3厚度、D_P1-41绳槽长度、D_P1-42中间光滑部分长度、D_P1-43固定绳圈长度)作为可控因素。

和实验设计模块，用于设置实验中的因素，每个因素设置三个水平，选正交表L₉(3⁴)进行正交试验。

和通过模拟/仿真/实验获得指标特性原始样本数据模块，用于计算卷筒的质量、强度和稳定性系数，卷筒的重量可直接计算，度和稳定性系数可通过有限元模拟计算得到。

和数据规范化处理模块，用于对数据规范化处理，按着如下公式：

对于指标为望小型特性的数据规范化

$X_i\left(k\right)=\frac{x_i\left(k\right)-\underset{i}{\min }{x}_i\left(k\right)}{\underset{i}{\max }{x}_i\left(k\right)-\underset{i}{\min }{x}_i\left(k\right)}$

对于指标为望目型特性的数据规范化

$X_i\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\max }{x}_i\left(k\right)-x_i\left(k\right)}{\underset{i}{max}{x}_i\left(k\right)-\underset{i}{\min }{x}_i\left(k\right)}$

式中，{x₁},{x₂},…,{x_n}为n个比较序列。{x_i}＝{x_i(1),x_i(2),…,x_i(m)}，i＝1,2,…,n，n为试验方案数，m为质量指标个数。

和确定参考序列/质量指标理想特性模块，由参考序列确定质量指标理想特性。

和计算关联系数矩阵计算关联度模块，用于计算关联度，根据以下的公式得出各自的灰色关联数据以及关联度。{x_i}与{x₀}关于第k个元素关联系数为：

${\mathrm{\γ}}_i\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\min }\underset{k}{\min }|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|+\mathrm{\ξ}\underset{i}{\max }\underset{k}{\max }|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|}{|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|+\mathrm{\ξ}\underset{i}{\max }\underset{k}{\max }|x_0\left(k\right)-x_i\left(k\right)|}$

其中，ξ为分辨系数，一般取0.5，ξ∈(0，1)，

{x_i}与{x₀}的关联度r_i计算公式如下：

$r_i=\frac{1}{m}\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_i\left(k\right).$

和关联系数极差分析/关联度方差分析模块，用于分析每个因素对单个试验指标的影响程度，计算各个因素对每个指标关联系数的水平和，再计算极差，将同一因素对不同指标关联系数的极差相加。

和平台参数的筛选模块，用于筛选平台参数的筛选，将影响较为显著的的因素D_P1-3厚度、D_P1-41绳槽长度作为平台参数。

和因素稳健性组合模块，利用稳健设计技术将可控因素/不可控因素进行组合。

本发明缩短了作为非标准件的卷筒的研发和改型时间，提高产品的设计效率、质量和对市场的快速响应客户多样化需求的能力，同时提高了平台的可适应能力以及稳健性，降低了设计成本。

以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据用户需求、现有的技术以及设计人员的分析，由设计人员确定卷筒的主要功能概念；

(2)提取对卷筒结构影响较大的参数作为特征参数；

(3)通过“Zigzagging”层次映射，得到卷筒的功能分解图；

(4)根据(3)所建立的卷筒功能要求-设计参数映射关系及对卷筒在起重机上所起的主要作用与结构分析，确定卷筒产品族的基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求，得到对应的公共参数、定制参数以及可适应设计参数；

(5)对卷筒体的部分参数进行关联度分析；

(6)计算出卷筒的重量，并通过有限元分析得出卷筒的强度和稳定性系数，输出卷筒屈曲分析ansys计算图；

(7)根据灰色关联度分析对数据规范化进行处理，再根据公式计算获得各设计参数的灰色关联数据及关联度；

(8)对关联度的数据进行分析，以及分析其他参数的敏感性和可适应性，确定平台参数和变型参数；

(9)卷筒产品族的稳健优化设计，确定卷筒产品族基体设计参数的合理取值。

2.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：步骤1中所述的准确获取与表达产品功能需求信息是产品平台设计的首要环节，在产品开发阶段只有充分地理解产品功能需求信息，将这些功能需求信息经分析、准确描述与表达并转化为产品结构信息，才有可能使所建立的产品概念模型有效地支持后续的产品设计。

3.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：步骤2中对卷筒结构影响较大的参数为：绳槽、名义直径(槽底直径)、厚度、卷筒长度(绳槽长度、之间光滑部分长度、固定绳圈长度)。

4.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：步骤3中进行“Zigzagging”层级映射时，每一层级分解时可利用独立公理对功能和结构的独立性进行判断，使之尽可能满足独立公理；

其中，功能分解图的左半部分表示为卷筒功能要求F_RS的层次结构，右半部部分表示为卷筒功能要求所对应的设计参数D_PS，其功能要求与设计参数之间的关系可以描述为：

F_R＝AD_P

其中，F_R是功能要求集，F_R＝[F_R1,F_R2,…,F_Rm]^T；D_P是设计参数集，D_P＝[D_P1,D_P2,…,D_Pm]^T；A为设计矩阵，为使设计更好地满足稳健性，避免耦合设计，设计矩阵A的形式应尽为对角阵或三角的形式；

但在产品族中，各变型产品的功能要求基本相同，其物理结构组成及拓扑形状也相同，可用一组多元设计参数D_P来描述产品几何拓扑结构与结构参数关系；

功能要求的变化与延伸可通过功能要求矩阵规划来表达，此处的功能要求可以是一子功能要求或功能模块，可根据产品的复杂程度层级展开；对应地，设计参数及其规格的变化可通过设计参数矩阵来表达，此处的设计参数可以是一叶参数或结构模块，表示如图1所示。

在功能要求矩阵中，第一列表示产品族的主功能要求，其它列表示变型产品的功能要求；任意一行表示某功能要求的延伸(功能要求的强弱或大小变化)；

而在设计参数矩阵中，第一列表示产品族的主设计参数，其它列表示变型产品；任意一行表示该设计参数的规格变化，图中第j列虚框中的功能要求和对应的设计参数就是第j个变型产品的功能参数属性。

5.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：由步骤4确定卷筒的基本功能要求为：F_R1安全卷绕一定长度的钢丝绳、F_R4支撑卷筒、F_R12减少绳弯曲以及保证一定的速度和扭矩、F_R13保证强度和稳定性；期望功能要求和附加功能要求包括F_R9提供润滑通道、F_R10压注脂润滑、F_R14起升高度限位和F_R15限制起重量超载，对应的公共参数为：D_P1-1绳槽,D_P1-2直径,D_P4卷筒轴,D_P12卷筒轴承座组件,D_P13卷筒支座组件；定制参数为D_P9油管及接头,D_P10油杯,D_P14起升高度限位器,D_P15起重量超载限制器；其余为可适应设计参数。

6.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：由步骤4对卷筒的设计参数分析可知，卷筒体的设计参数绳槽和直径归类为公共参数，则对卷筒体余下的设计参数作为可控因素进行步骤5所述的关联度分析。

7.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：在步骤6中进行有限元分析中，把绳槽卷筒作为一种有环向密集弱加筋的圆柱中厚壳体，绳槽作为环筋加入到卷筒壁厚中进行建模有限元分析。

8.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：步骤7中所述的灰色关联度分析中，按着灰色理论的公式进行数据规范化处理，如下：

对于指标为望小型特性的数据规范化

对于指标为望目型特性的数据规范化

式中，{x₁},{x₂},…,{x_n}为n个比较序列，

{x_i}＝{x_i(1),x_i(2),…,x_i(m)}，i＝1,2,…,n，n为试验方案数，m为质量指标个数；

然后，根据以下的公式得出各自的灰色关联数据以及关联度，

{x_i}与{x₀}关于第k个元素关联系数为：

其中，ξ为分辨系数，一般取0.5，ξ∈(0，1)，

{x_i}与{x₀}的关联度r_i计算公式如下：

9.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：步骤8所述的对关联度数据分析，分析每个因素对单个试验指标的影响程度，计算各个因素对每个指标关联系数的水平和，再计算极差，将同一因素对不同指标关联系数的极差相加，将影响较为显著的因素作为平台参数；再根据敏感性和可适应性分析确定变型参数。

10.如权利要求1所述的一种基于稳健性的卷筒产品平台设计方法，其特征在于：步骤9所述的对卷筒产品族稳健优化分析，把满足卷筒的强度和稳定性这两个指标作为约束条件，把卷筒重量最轻及波动最小作为优化目标。