CN115563813A - 基于可拓关联函数和fmea的产品设计方法及系统 - Google Patents

基于可拓关联函数和fmea的产品设计方法及系统 Download PDF

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CN115563813A CN202211401597.1A CN202211401597A CN115563813A CN 115563813 A CN115563813 A CN 115563813A CN 202211401597 A CN202211401597 A CN 202211401597A CN 115563813 A CN115563813 A CN 115563813A
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Abstract

本发明涉及基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法及系统，其方法包括：S1、构建产品需求物元模型；S2、设置产品性能指标的初始量值区间；S3、构建结构关系元模型；S4、构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型；S5、利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度，还计算结构功能关联度；S6、判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；若是，则计算各结构特征对应的综合关联度；若否，则返回至S3；S7、将综合关联度作为FMEA的严重度权重进行产品设计。本发明使得FMEA分析在产品设计中的应用更加精准。

Description

基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法及系统
技术领域
本发明属于产品设计技术领域，具体涉及基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法及系统。
背景技术
潜在失效模式及后果分析，简称FMEA，是在产品设计阶段和过程设计阶段，对构成产品的子系统、零件，对构成过程的各个工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采取必要的措施，以提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动。
近年来，很多产品的概念设计大多采用FMEA作为主要手段，在新产品开发之初都采用FMEA作为分析产品概念设计的可行性。FMEA采用严重度-发生度-探测度（简称SOD）定性描述不同结构层级在功能上的映射关系；在FMEA手册中，上述映射关系以矩阵的形式表示，有效提升FMEA性能相关指数的可视化功能。
例如，公开号为CN112668138A的专利文献公开了实现功能和失效关联的FMEA分析方法，通过输入上级要求并界定分析的范围和目的；创建产品“结构树”，并生成产品“结构树”的功能；利用功能失效矩阵识别功能间的上下级传递关系并关联，生成功能网；在已识别的功能关联基础上识别失效内容并关联，生成失效网；根据功能和失效关联后完成风险分析和优化；输出基于功能和失效关联的DFMEA结果。
然而，不同结构之间的量纲不同，结构属性差异大，因此采用专家打分的严重度，难以准确量化上下级结构指标之间的关联关系以及比较不同指标之间的影响程度。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法及系统。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，包括以下步骤：
S1、构建以产品为对象、产品性能指标及其基准量值区间构成的产品需求物元模型；
S2、设置产品性能指标的初始量值区间；其中，初始量值区间包含于基准量值区间；
S3、基于产品需求物元模型，针对每一产品性能指标，构建产品性能指标及其关联的结构特征、预设结构特征值构成的结构关系元模型；
S4、基于结构关系元模型，针对每一结构特征，构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型；
S5、基于关联度模型，利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度并进行归一化处理，得到各结构特征对应的归一化结构关联度；还基于结构特征对应的归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间计算各结构特征对应的结构功能关联度；
S6、判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；若是，则基于归一化结构关联度和结构功能关联度计算各结构特征对应的综合关联度；若否，则返回至步骤S3；
S7、将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行产品设计。
作为优选方案，所述步骤S1中，产品需求物元模型M为：
Figure 304377DEST_PATH_IMAGE001
其中，N为产品名称，C i 为第i个产品性能指标，X i 为第i个产品性能指标对应的基准量值区间，i取值为1至L之间的整数，L为产品N包括的产品性能指标的数量。
作为优选方案，所述步骤S1中，采用区间<0，1>代表产品性能指标的量值范围，从0至1依次代表产品性能指标由小到大；其中，区间符号< >为开区间、闭区间或半开半闭区间；
相应地，基准量值区间根据产品性能指标的偏好进行确定；若产品性能指标是望大型指标，则其对应的基准量值区间为（β，1>；若产品性能指标是望小型指标，则其对应的基准量值区间为<0，β）；若产品性能指标是中间型指标，则其对应的基准量值取值为β；其中，β为0.4～0.6。
作为优选方案，所述步骤S2中，产品性能指标的初始量值区间为<v min，v max>；
若产品性能指标是望大型指标，则<v min，v max>∈（β，1>；
若产品性能指标是望小型指标，则<v min，v max>∈<0，β）；
若产品性能指标是中间型指标，则v min=v max=β。
作为优选方案，所述步骤S3中，结构关系元模型R为：
Figure 334912DEST_PATH_IMAGE002
其中，d j 为产品性能指标C i 关联的第j结构特征，v j 为第j结构特征对应的预设结构特征值，j取值为1至Q之间的整数，Q为产品性能指标C i 关联的结构特征的数量。
作为优选方案，所述步骤S4中，关联度模型Z为：
Figure 715078DEST_PATH_IMAGE003
其中，<a，b>为结构特征d j 对应的参照结构特征值区间。
作为优选方案，所述步骤S5中，结构特征d j 的结构关联度k(v j )的计算过程包括：
判断v j 与(a+b)/2的关系；
若v j ＞(a+b)/2，则结构关联度k(v j )为：
Figure 371318DEST_PATH_IMAGE004
；
若v j ＜(a+b)/2，则结构关联度k(v j )为：
Figure 91013DEST_PATH_IMAGE005
；
若v j =(a+b)/2，则结构关联度k(v j )为(a+b)/2；
其中，
Figure 931930DEST_PATH_IMAGE006
。
作为优选方案，所述步骤S5中，结构特征d j 对应的结构功能关联度
Figure 924025DEST_PATH_IMAGE007
为：
Figure 711853DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 82791DEST_PATH_IMAGE009
为结构特征d j 的归一化结构关联度。
作为优选方案，所述步骤S6中，结构特征d j 对应的综合关联度H(d j )为：
Figure 235555DEST_PATH_IMAGE010
。
本发明还提供基于可拓关联函数和FMEA的产品设计系统，应用如上任一项方案所述的产品设计方法，所述产品设计系统包括：
构建模块，用于构建以产品为对象、产品性能指标及其基准量值区间构成的产品需求物元模型；
设置模块，用于设置产品性能指标的初始量值区间；其中，初始量值区间包含于基准量值区间；
构建模块还用于基于产品需求物元模型，针对每一产品性能指标，构建产品性能指标及其关联的结构特征、预设结构特征值构成的结构关系元模型；还用于基于结构关系元模型，针对每一结构特征，构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型；
计算模块，用于基于关联度模型，利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度并进行归一化处理，得到各结构特征对应的归一化结构关联度；还用于基于结构特征对应的归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间计算各结构特征对应的结构功能关联度；
判断模块，用于判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；
计算模块，还用于基于归一化结构关联度和结构功能关联度计算各结构特征对应的综合关联度；
FMEA分析模块，用于将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行产品设计。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法及系统，采用可拓关联函数定量计算上下级性能指标与结构特征之间的属性关联函数，通过结构最优值偏好与区间之间的关联度，确定不同结构特征的综合关联度以作为FMEA分析中的严重度权重，使得FMEA分析在产品设计中的应用更加精准。
附图说明
图1是本发明实施例1的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法的流程图；
图2是本发明实施例1的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计系统的构架图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1：
如图1所示，本实施例的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，包括以下步骤：
S1、构建以产品为对象、产品性能指标及其基准量值区间构成的产品需求物元模型。
具体地，本实施例的产品需求物元模型M为：
Figure 59155DEST_PATH_IMAGE001
其中，N为产品名称，C i 为第i个产品性能指标，X i 为第i个产品性能指标对应的基准量值区间，i取值为1至L之间的整数，L为产品N包括的产品性能指标的数量。
另外，采用区间<0，1>代表产品性能指标的量值范围，从0至1依次代表产品性能指标由小到大；其中，区间符号< >为开区间、闭区间或半开半闭区间，具体类型根据实际产品应用进行确定。
相应地，基准量值区间根据产品性能指标的偏好进行确定，例如对于吸尘器产品而言，其产品性能指标包括吸力、除尘率、质量等，吸力是越大越好，则吸力是望大型指标；除尘率是越高越优，则除尘率是望大型指标；质量是越轻越佳，则质量是望小型指标；以此类推，在此不赘述。
若产品性能指标是望大型指标，则其对应的基准量值区间为（β，1>；
若产品性能指标是望小型指标，则其对应的基准量值区间为<0，β）；
若产品性能指标是中间型指标，则其对应的基准量值取值为β；其中，β为0.4～0.6。
本实施例的β取值可在0.4～0.6范围内根据具体产品性能指标的偏好进行确定。不同产品性能指标对应的β取值可以不同。
S2、设置产品性能指标的初始量值区间；其中，初始量值区间包含于基准量值区间。
具体地，本实施例的产品性能指标的初始量值区间为<v min，v max>，即用户的目标需求；
若产品性能指标是望大型指标，则<v min，v max>∈（β，1>；
若产品性能指标是望小型指标，则<v min，v max>∈<0，β）；
若产品性能指标是中间型指标，则v min=v max=β。
S3、基于产品需求物元模型，针对每一产品性能指标，构建产品性能指标及其关联的结构特征、预设结构特征值构成的结构关系元模型。
具体地，本实施例的结构关系元模型R为：
Figure 73509DEST_PATH_IMAGE002
其中，d j 为产品性能指标C i 关联的第j结构特征，v j 为第j结构特征对应的预设结构特征值，j取值为1至Q之间的整数，Q为产品性能指标C i 关联的结构特征的数量。
S4、基于结构关系元模型，针对每一结构特征，构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型。
具体地，本实施例的关联度模型Z为：
Figure 502217DEST_PATH_IMAGE003
其中，<a，b>为结构特征d j 对应的参照结构特征值区间，具体根据现有市场在售同款产品的产品数据进行统计确定。
S5、基于关联度模型，利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度并进行归一化处理，得到各结构特征对应的归一化结构关联度；还基于结构特征对应的归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间计算各结构特征对应的结构功能关联度。
具体地，本实施例的结构特征d j 的结构关联度k(v j )的计算过程包括：
判断v j 与(a+b)/2的关系；
若v j ＞(a+b)/2，即望大型结构特征指标，则结构关联度k(v j )为：
Figure 684936DEST_PATH_IMAGE004
；
若v j ＜(a+b)/2，即望小型结构特征指标，则结构关联度k(v j )为：
Figure 402356DEST_PATH_IMAGE005
；
若v j =(a+b)/2，即中间型结构特征指标，则结构关联度k(v j )为(a+b)/2；
其中，
Figure 328724DEST_PATH_IMAGE006
。
本实施例的归一化处理采用现有常用的归一化处理方法，即将所有产品性能指标关联的结构特征的结构关联度进行求和作为分母，结构特征d j 的归一化结构关联度为结构关联度k(v j )作为分子与分母的比值。
另外，本实施例的结构特征d j 对应的结构功能关联度
Figure 611938DEST_PATH_IMAGE007
为：
Figure 621351DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 419543DEST_PATH_IMAGE009
为结构特征d j 的归一化结构关联度。
S6、判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；若是，则基于归一化结构关联度和结构功能关联度计算各结构特征对应的综合关联度；若否，则返回至步骤S3。
其中，本实施例的结构特征d j 对应的综合关联度H(d j )为：
Figure 87285DEST_PATH_IMAGE010
。
S7、将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行FMEA分析，完成产品设计。其中，根据综合关联度的大小，评估产品设计方案的结构特征的重要程度，生成FMEA的严重度权重的排序。
基于本实施例的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，如图2所示，本实施例的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计系统，包括构建模块、设置模块、计算模块、判断模块和FMEA分析模块，以下对各模块的功能进行详细描述。
本实施例的构建模块用于构建以产品为对象、产品性能指标及其基准量值区间构成的产品需求物元模型。其中，产品需求物元模型M为：
Figure 162688DEST_PATH_IMAGE001
其中，N为产品名称，C i 为第i个产品性能指标，X i 为第i个产品性能指标对应的基准量值区间，i取值为1至L之间的整数，L为产品N包括的产品性能指标的数量。
另外，采用区间<0，1>代表产品性能指标的量值范围，从0至1依次代表产品性能指标由小到大；其中，区间符号< >为开区间、闭区间或半开半闭区间，具体类型根据实际产品应用进行确定。
相应地，基准量值区间根据产品性能指标的偏好进行确定，例如对于吸尘器产品而言，其产品性能指标包括吸力、除尘率、质量等，吸力是越大越好，则吸力是望大型指标；除尘率是越高越优，则除尘率是望大型指标；质量是越轻越佳，则质量是望小型指标；以此类推，在此不赘述。
若产品性能指标是望大型指标，则其对应的基准量值区间为（β，1>；
若产品性能指标是望小型指标，则其对应的基准量值区间为<0，β）；
若产品性能指标是中间型指标，则其对应的基准量值取值为β；其中，β为0.4～0.6。
本实施例的β取值可在0.4～0.6范围内根据具体产品性能指标的偏好进行确定。不同产品性能指标对应的β取值可以不同。
本实施例的设置模块用于设置产品性能指标的初始量值区间；其中，初始量值区间包含于基准量值区间。具体地，本实施例的产品性能指标的初始量值区间为<v min，v max>，即用户的目标需求；
若产品性能指标是望大型指标，则<v min，v max>∈（β，1>；
若产品性能指标是望小型指标，则<v min，v max>∈<0，β）；
若产品性能指标是中间型指标，则v min=v max=β。
本实施例的构建模块还用于基于产品需求物元模型，针对每一产品性能指标，构建产品性能指标及其关联的结构特征、预设结构特征值构成的结构关系元模型。其中，本实施例的结构关系元模型R为：
Figure 218369DEST_PATH_IMAGE002
其中，d j 为产品性能指标C i 关联的第j结构特征，v j 为第j结构特征对应的预设结构特征值，j取值为1至Q之间的整数，Q为产品性能指标C i 关联的结构特征的数量。
本实施例的构建模块还用于基于结构关系元模型，针对每一结构特征，构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型。其中，本实施例的关联度模型Z为：
Figure 852657DEST_PATH_IMAGE003
其中，<a，b>为结构特征d j 对应的参照结构特征值区间，具体根据现有市场在售同款产品的产品数据进行统计确定。
本实施例的计算模块用于基于关联度模型，利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度并进行归一化处理，得到各结构特征对应的归一化结构关联度；还用于基于结构特征对应的归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间计算各结构特征对应的结构功能关联度。
具体地，本实施例的结构特征d j 的结构关联度k(v j )的计算过程包括：
本实施例的判断模块用于判断v j 与(a+b)/2的关系；
若v j ＞(a+b)/2，则相应的结构特征属于望大型，其结构关联度k(v j )为：
Figure 386407DEST_PATH_IMAGE004
；
若v j ＜(a+b)/2，即相应的结构特征属于望小型，其结构关联度k(v j )为：
Figure 644213DEST_PATH_IMAGE005
；
若v j =(a+b)/2，则相应的结构特征属于中间型，其结构关联度k(v j )为(a+b)/2；
其中，
Figure 480582DEST_PATH_IMAGE006
。本实施例的v 0取值为(a+b)/2。
本实施例的归一化处理采用现有常用的归一化处理方法，即将所有产品性能指标关联的结构特征的结构关联度进行求和作为分母，结构特征d j 的归一化结构关联度为k(v j )作为分子与分母的比值。
另外，本实施例的结构特征d j 对应的结构功能关联度
Figure 253366DEST_PATH_IMAGE007
为：
Figure 449861DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 562173DEST_PATH_IMAGE009
为结构特征d j 的归一化结构关联度。
本实施例的判断模块还用于判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；若是，则通过本实施例的计算模块还用于基于归一化结构关联度和结构功能关联度计算各结构特征对应的综合关联度；如否，则返回至重新构建结构关系元模型。
其中，本实施例的结构特征d j 对应的综合关联度H(d j )为：
Figure 959656DEST_PATH_IMAGE010
。
本实施例的FMEA分析模块用于将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行FMEA分析，以完成产品设计。
本实施例的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法及系统，相比于现有技术，具体如下优势之处：
一、实现从需求、结构到功能之间的映射模型的量化，能够综合考虑不同特征与实现结构之间的关系，避免传统FMEA制定过程中过于主观、定性分析的不足；
二、从关联度的角度，量化评估产品概念设计方案功能达成度，通过迭代计算，生成最合理的产品概念设计方案。
另外，以下通过具体应用实例1-2对本实施例的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法进行详细说明。
应用实例1：
设计一款新型的吸尘器，具体过程如下：
第一步，定义客户需求物元模型M。
Figure 829523DEST_PATH_IMAGE011
其中，吸力、续航时间、密封性、过滤性和拆卸性五个产品性能指标均为望大型指标，重量和成本两个产品性能指标为望小型指标。
根据不同类型性能指标取值，重新定义吸尘器概念设计的需求物元模型M为：
Figure 705076DEST_PATH_IMAGE012
由客户设置产品性能指标的初始量值区间，则得到的需求物元模型M为：
Figure 937474DEST_PATH_IMAGE013
。
第二步，针对吸尘器每一个产品性能指标，建立吸尘器的结构关系元模型，例如：
Figure 866378DEST_PATH_IMAGE014
Figure 613754DEST_PATH_IMAGE015
以此类推，建立上述七个产品性能指标的结构关系元模型，为了简化描述，在此以上述结构关系元模型R1和结构关系元模型R2为例进行详细说明。
同时根据现有市场在售产品数据，定义性能指标的各结构特征对应的参照结构特征值区间，例如：
Figure 230680DEST_PATH_IMAGE016
Figure 989689DEST_PATH_IMAGE017
将吸力和续航时间整理成结构与结构区间的关联度模型，例如：
Figure 197816DEST_PATH_IMAGE018
第三步，计算各结构特征的结构关联度及归一化结构关联度，如表1所示。
表1 各结构特征的结构关联度及归一化结构关联度汇总表
Figure 557122DEST_PATH_IMAGE019
第四步，计算归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间之间的关联度得到各结构特征对应的结构功能关联度，如表2所示。
表2 各结构特征对应的结构功能关联度
Figure 977739DEST_PATH_IMAGE020
计算各结构特征对应的综合关联度，按综合关联度从大到小排序，得到产品设计物元模型优先级表，如表3所示。
表3 产品设计物元模型优先级表
Figure 715888DEST_PATH_IMAGE021
对于结构关联度而言：功率属于望大型，结构关联度是最大的，说明功率取值合理，其余三项结构特征均为望小型，对应的结构关联度也是相对较小的，说明其余三项取值也合理。
对于结构功能关联度而言：对吸力和续航时间的最低要求分别为0.8和0.7，上述四项结构特征对应的结构功能关联度均未满足，返回上述第二步重新进行设计，直至满足条件。
对于综合关联度而言：根据综合关联度大小，评估客户对续航时间和吸力要求，对应的结构特征重要性依次是低功耗、真空度和功率，或者高功耗、真空度和功率。
应用实例2：
设计一款新型的吸尘器，具体过程如下：
第一步，定义客户需求物元模型M。
Figure 501441DEST_PATH_IMAGE011
其中，吸力、续航时间、密封性、过滤性和拆卸性五个产品性能指标均为望大型指标，重量和成本两个产品性能指标为望小型指标。
根据不同类型性能指标取值，重新定义吸尘器概念设计的需求物元模型M为：
Figure 957830DEST_PATH_IMAGE022
由客户设置产品性能指标的初始量值区间，则得到的需求物元模型M为：
Figure 916559DEST_PATH_IMAGE023
。
第二步，针对吸尘器每一个产品性能指标，建立吸尘器的结构关系元模型，例如：
Figure 400892DEST_PATH_IMAGE024
Figure 481981DEST_PATH_IMAGE025
以此类推，建立上述七个产品性能指标的结构关系元模型，为了简化描述，在此以上述结构关系元模型R1和结构关系元模型R2为例进行详细说明。
同时根据现有市场在售产品数据，定义性能指标的各结构特征对应的参照结构特征值区间，例如：
Figure 35453DEST_PATH_IMAGE026
Figure 797873DEST_PATH_IMAGE027
将吸力和续航时间整理成结构与结构区间的关联度模型，例如：
Figure 510614DEST_PATH_IMAGE028
第三步，计算各结构特征的结构关联度及归一化结构关联度，如表4所示。
表4 各结构特征的结构关联度及归一化结构关联度汇总表
Figure 887237DEST_PATH_IMAGE029
第四步，计算归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间之间的关联度得到各结构特征对应的结构功能关联度，如表5所示。
表5 各结构特征对应的结构功能关联度
Figure 318219DEST_PATH_IMAGE030
计算各结构特征对应的综合关联度，按综合关联度从大到小排序，得到产品设计物元模型优先级表，如表6所示。
表6 产品设计物元模型优先级表
Figure 618750DEST_PATH_IMAGE031
对于结构关联度而言：功率属于望大型，结构关联度是最大的，说明功率取值合理，其余三项结构特征均为望小型，对应的结构关联度也是相对较小的，说明其余三项取值也合理。
对于结构功能关联度而言：对吸力和续航时间的最低要求分别为0.5和0.4，上述四项结构特征对应的结构功能关联度均满足在初始量值区间内。
对于综合关联度而言：根据综合关联度大小，评估客户对续航时间和吸力要求，对应的结构特征重要性依次是功率、高功耗、低功耗和真空度。
后续将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行FMEA分析，以完成产品设计，具体可参考现有技术，在此不赘述。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建以产品为对象、产品性能指标及其基准量值区间构成的产品需求物元模型；
S2、设置产品性能指标的初始量值区间；其中，初始量值区间包含于基准量值区间；
S3、基于产品需求物元模型，针对每一产品性能指标，构建产品性能指标及其关联的结构特征、预设结构特征值构成的结构关系元模型；
S4、基于结构关系元模型，针对每一结构特征，构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型；
S5、基于关联度模型，利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度并进行归一化处理，得到各结构特征对应的归一化结构关联度；还基于结构特征对应的归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间计算各结构特征对应的结构功能关联度；
S6、判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；若是，则基于归一化结构关联度和结构功能关联度计算各结构特征对应的综合关联度；若否，则返回至步骤S3；
S7、将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行产品设计。
2.根据权利要求1所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S1中，产品需求物元模型M为：
Figure 546999DEST_PATH_IMAGE001
其中，N为产品名称，C i 为第i个产品性能指标，X i 为第i个产品性能指标对应的基准量值区间，i取值为1至L之间的整数，L为产品N包括的产品性能指标的数量。
3.根据权利要求2所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用区间<0，1>代表产品性能指标的量值范围，从0至1依次代表产品性能指标由小到大；其中，区间符号< >为开区间、闭区间或半开半闭区间；
相应地，基准量值区间根据产品性能指标的偏好进行确定；若产品性能指标是望大型指标，则其对应的基准量值区间为（β，1>；若产品性能指标是望小型指标，则其对应的基准量值区间为<0，β）；若产品性能指标是中间型指标，则其对应的基准量值取值为β；其中，β为0.4～0.6。
4.根据权利要求3所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，产品性能指标的初始量值区间为<v min，v max>；
若产品性能指标是望大型指标，则<v min，v max>∈（β，1>；
若产品性能指标是望小型指标，则<v min，v max>∈<0，β）；
若产品性能指标是中间型指标，则v min=v max=β。
5.根据权利要求4所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，结构关系元模型R为：
Figure 588904DEST_PATH_IMAGE002
其中，d j 为产品性能指标C i 关联的第j结构特征，v j 为第j结构特征对应的预设结构特征值，j取值为1至Q之间的整数，Q为产品性能指标C i 关联的结构特征的数量。
6.根据权利要求5所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S4中，关联度模型Z为：
Figure 197609DEST_PATH_IMAGE003
其中，<a，b>为结构特征d j 对应的参照结构特征值区间。
7.根据权利要求6所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S5中，结构特征d j 的结构关联度k(v j )的计算过程包括：
判断v j 与(a+b)/2的关系；
若v j ＞(a+b)/2，则结构关联度k(v j )为：
Figure 729084DEST_PATH_IMAGE004
；
若v j ＜(a+b)/2，则结构关联度k(v j )为：
Figure 869079DEST_PATH_IMAGE005
；
若v j =(a+b)/2，则结构关联度k(v j )为(a+b)/2；
其中，
Figure 449096DEST_PATH_IMAGE006
。
8.根据权利要求7所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S5中，结构特征d j 对应的结构功能关联度
Figure 990936DEST_PATH_IMAGE007
为：
Figure 116149DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 743439DEST_PATH_IMAGE009
为结构特征d j 的归一化结构关联度。
9.根据权利要求8所述的基于可拓关联函数和FMEA的产品设计方法，其特征在于，所述步骤S6中，结构特征d j 对应的综合关联度H(d j )为：
Figure 861568DEST_PATH_IMAGE010
。
10.基于可拓关联函数和FMEA的产品设计系统，应用如权利要求1-9任一项所述的产品设计方法，其特征在于，所述产品设计系统包括：
构建模块，用于构建以产品为对象、产品性能指标及其基准量值区间构成的产品需求物元模型；
设置模块，用于设置产品性能指标的初始量值区间；其中，初始量值区间包含于基准量值区间；
构建模块还用于基于产品需求物元模型，针对每一产品性能指标，构建产品性能指标及其关联的结构特征、预设结构特征值构成的结构关系元模型；还用于基于结构关系元模型，针对每一结构特征，构建产品性能指标、结构特征、预设结构特征值以及结构特征对应的参照结构特征值区间构成的关联度模型；
计算模块，用于基于关联度模型，利用可拓关联函数分别计算得到所有结构特征的结构关联度并进行归一化处理，得到各结构特征对应的归一化结构关联度；还用于基于结构特征对应的归一化结构关联度与产品性能指标的初始量值区间计算各结构特征对应的结构功能关联度；
判断模块，用于判断各结构特征对应的结构功能关联度是否在其对应的产品性能指标的初始量值区间内；
计算模块，还用于基于归一化结构关联度和结构功能关联度计算各结构特征对应的综合关联度；
FMEA分析模块，用于将各结构特征对应的综合关联度作为FMEA的严重度权重进行产品设计。
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