随着信息技术的发展和工业4.0的到来,复杂机械产品将向智能化方向发展,产品的结构复杂性、信息复杂度、设计边界的模糊度及产品特征维度都将随着产品复杂度的提高而显著提高,给复杂机械产品族的创新设计研发带来了新的问题与挑战。针对产品族建模和设计的国内外研究现状进行归纳总结,分析产品族目前研究存在的问题与不足,以及未来发展趋势,并提出了产品族架构、知识、演化三个维度的建模方案。对于推动产品族理论与设计方法的发展、保障复杂装备的可持续性创新设计具有重要的理论研究价值和工程指导意义。

三维工艺设计是大型复杂机械产品在全球化协同研制模式之下的技术革新，其重大意义在于将产品的三维设计成果直接应用于制造阶段，使产品数据源以三维形式贯穿研制全过程，消除了大量二维制造流程，发挥了企业制造网络的效率。

复杂机械产品关键零件作为产品架构的核心,在产品研发、设计和制造过程中具有重要意义。但是,如何在数量巨大的零件集合中识别出关键零件在工程上非常困难。文章提出一种基于复杂网络的关键零件识别方法。首先,构建了产品零件关联关系加权复杂网络模型,然后提出使用改进的LocalRank算法识别网络中的关键节点,该算法具有计算复杂度低及计算效率高等优点,最后利用一种典型的传染病传播模型—SIR(Susceptible-Infective-Recovered)模型验证了识别结果的正确性。以齿轮箱产品为案例,运用所提方法识别其关键零件,最终结果说明了方法的有效性。为解决复杂机械产品关键零件识别难题,提供了有效的解决方法。

为构建支撑多信息化系统集成的稳健合理的复杂机械产品装配过程数据管理方法,分析了装配过程数据的内容,将装配过程数据用物料BOM、工艺BOM、质量BOM、任务BOM来表达,基于单一产品数据源原理将其集成为装配BOM,建立了任务驱动的装配过程数据逻辑关联模型;根据装配过程中不同角色人员对数据的差异化需求,建立多角色数据需求网络模型,用多色集理论对模型进行数学描述,给出获取装配数据的流程。通过在某企业的应用证明了该方法的可行性和有效性。

复杂机械产品在生产时,产品设计阶段如果使用传统的设计方式将会耗费大量的人力、时间、成本,随着科学技术的发展,CAD/CAE产品被普遍应用在复杂机械产品设计中,由于该类软件能一边设计一边对产品的结果进行评估,所以能达到设计与开发并行的目的.文中介绍了复杂机械运动中常用齿轮的设计与开发实例,描述了该类软件并行开发的过程.

针对复杂机械产品的故障诊断问题, 文中提出基于FCM和灰色关联分析（GRA）的两阶段的故障诊断方法.第一阶段用模糊聚类方法得到标准故障序列.第二阶段运用灰色关联分析方法分析标准故障序列与实时数据的灰色关联度, 根据灰色关联序实现故障识别.最后以电喷发动机怠速不稳故障为实例验证模型的有效性.