模塊化設計外文翻譯
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- 本文在系統功能模型的基礎上，開發了一個模塊化方案。該模塊化的方法利用系統的功能 - 行為 - 狀態（FBS）模型，推導出實體關系。 設計結構矩陣（DSM）根據FBS模型自動構建。通過這種方式，避免了繁瑣的基于專業知識的DSM的條目的填充工作。該方法利用k-means聚類算法來使得用戶可以快速地嘗試不同的聚類數。 該k-means聚類定義了恰當的實體表示、關系度量和目標函數，以此來適應基于模塊化的DSM。我們嘗試了兩種模塊化方案，一種基于直接關系，另一種基于更深層次的行為組成部分之間的關系。在代爾夫特理工大學（DUT）學生方程式汽車的變速系統上的應用中，后一種模塊化方案被可產生更加基于行為的機電一體化模塊，而前者則只產生了僅基于紀律元和空間接近的模塊。
模塊化為復雜系統的設計和開發提供了理想的特性。來自不同領域的工程師的合作和來自不同的組件的集成采用模塊化設計更容易。模塊化有利于管理大量的接口，這對于結構設計知識、復雜性管理、升級、演化、并行工作的團隊以及更換系統的部件是非常重要的。雖然整體設計可能在高性能、空間和材料利用率高等方面有優勢，采用模塊化設計為技術開發、產品變化、大規模、多領域管理等方面提供的靈活性仍然是一個優勢。模塊化的產品的特性是在一個具有相互分開組件的系統中，組內關系最大化和組間關系最小化。最大限度地減少組件和子系統的依賴也與著名公理設計方法相符。
機電一體化產品是同時與機械、電氣和計算機科學相關的復雜系統。因此，機電一體化系統的設計和開發人員將受益于模塊化設計。最近的一項調查表明，開發的機電一體化產品的公司受用于“將系統劃分成子系統、組件和部件，然后在各個子系統和組件的制定要求”。
一個很好的模塊化，必須從一開始就在產品開發過程中進行了模塊化設計。模塊化的設計過程的一般步驟為將系統分解成元素，記錄中的元素之間的相互作用和將元素分組組成模塊。這個方案面臨的挑戰是大量的、多樣的各種組件，而這又恰是典型機電一體化系統的情況。一個接一個地記錄元件，確定的部件之間的相互作用，并區分關系的分組，在絕大部分情況下超出了一個的工程師甚至是一個團隊的能力。
文獻中有各種各樣的產品模塊化設計方法。有兩個問題仍然沒有在這些引用的作品中解決。實體之間的關系信息被假定為已經給定并通過手動輸入到關系矩陣。在現實中，這個信息不是已有的，而且從任何形式的產品說明，甚至是從專家獲取都是非常困難的，同時手工將這些信息存入矩陣并確保無誤非常繁瑣。有關這個問題缺少的是在整體系統模型基礎上實體之間關系的自動推導。在開發產品的過程中，這種模型通常是已經準備好的，事實上也是非常有益的和可取的。系統的功能性模型非常適合于部件之間的關系的推導。
這種方法需要設計界仍然沒有解決的第二個問題是當關系矩陣獲得后，使用系統知識自動決定模塊。當前的工藝水平建議根據對角化設計結構矩陣（DSM）手動這些。這種方法需要工程師對對角化DSM進行繁重的目視檢查。此外，這種方法的結果是相當主觀的，因為每一個工程師根據同一關系矩陣會得到不同的模塊化結果。目前也有嘗試通過DSM自動對部件聚類。這些方法利用啟發式聚類算法根據在DSM上的關系信息自動確定簇的數量。然而，在這些方法中的簇的大小和數量很大程度上取決于算法參數的值。這些參數需要通過試驗和錯誤調整到一個適當的水平，Thebeau指出，這是一項令人沮喪的的任務。...
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