模块化设计外文翻译
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- 本文在系统功能模型的基础上，开发了一个模块化方案。该模块化的方法利用系统的功能 - 行为 - 状态（FBS）模型，推导出实体关系。 设计结构矩阵（DSM）根据FBS模型自动构建。通过这种方式，避免了繁琐的基于专业知识的DSM的条目的填充工作。该方法利用k-means聚类算法来使得用户可以快速地尝试不同的聚类数。 该k-means聚类定义了恰当的实体表示、关系度量和目标函数，以此来适应基于模块化的DSM。我们尝试了两种模块化方案，一种基于直接关系，另一种基于更深层次的行为组成部分之间的关系。在代尔夫特理工大学（DUT）学生方程式汽车的变速系统上的应用中，后一种模块化方案被可产生更加基于行为的机电一体化模块，而前者则只产生了仅基于纪律元和空间接近的模块。
模块化为复杂系统的设计和开发提供了理想的特性。来自不同领域的工程师的合作和来自不同的组件的集成采用模块化设计更容易。模块化有利于管理大量的接口，这对于结构设计知识、复杂性管理、升级、演化、并行工作的团队以及更换系统的部件是非常重要的。虽然整体设计可能在高性能、空间和材料利用率高等方面有优势，采用模块化设计为技术开发、产品变化、大规模、多领域管理等方面提供的灵活性仍然是一个优势。模块化的产品的特性是在一个具有相互分开组件的系统中，组内关系最大化和组间关系最小化。最大限度地减少组件和子系统的依赖也与著名公理设计方法相符。
机电一体化产品是同时与机械、电气和计算机科学相关的复杂系统。因此，机电一体化系统的设计和开发人员将受益于模块化设计。最近的一项调查表明，开发的机电一体化产品的公司受用于“将系统划分成子系统、组件和部件，然后在各个子系统和组件的制定要求”。
一个很好的模块化，必须从一开始就在产品开发过程中进行了模块化设计。模块化的设计过程的一般步骤为将系统分解成元素，记录中的元素之间的相互作用和将元素分组组成模块。这个方案面临的挑战是大量的、多样的各种组件，而这又恰是典型机电一体化系统的情况。一个接一个地记录元件，确定的部件之间的相互作用，并区分关系的分组，在绝大部分情况下超出了一个的工程师甚至是一个团队的能力。
文献中有各种各样的产品模块化设计方法。有两个问题仍然没有在这些引用的作品中解决。实体之间的关系信息被假定为已经给定并通过手动输入到关系矩阵。在现实中，这个信息不是已有的，而且从任何形式的产品说明，甚至是从专家获取都是非常困难的，同时手工将这些信息存入矩阵并确保无误非常繁琐。有关这个问题缺少的是在整体系统模型基础上实体之间关系的自动推导。在开发产品的过程中，这种模型通常是已经准备好的，事实上也是非常有益的和可取的。系统的功能性模型非常适合于部件之间的关系的推导。
这种方法需要设计界仍然没有解决的第二个问题是当关系矩阵获得后，使用系统知识自动决定模块。当前的工艺水平建议根据对角化设计结构矩阵（DSM）手动这些。这种方法需要工程师对对角化DSM进行繁重的目视检查。此外，这种方法的结果是相当主观的，因为每一个工程师根据同一关系矩阵会得到不同的模块化结果。目前也有尝试通过DSM自动对部件聚类。这些方法利用启发式聚类算法根据在DSM上的关系信息自动确定簇的数量。然而，在这些方法中的簇的大小和数量很大程度上取决于算法参数的值。这些参数需要通过试验和错误调整到一个适当的水平，Thebeau指出，这是一项令人沮丧的的任务。...
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