用于最优化一个断路器机构的方法技术

一个实现具有多个子过程的一个设计过程的系统，其中每个子过程都具有多个子步骤。该系统包含一个独立的应用，用于实现该设计过程。一系列独立的子应用中的每一个都实现该设计过程的一个子过程。一条通信路径用于在该设计过程和每个子过程应用之间进行通信。该通信路径还用于在每一个所述多个子过程之间进行通信。该设计过程和子过程可以访问一个包含多个可执行应用的应用库以访问和执行多个应用工具。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于实现六西格马设计(DFSS)过程的系统。对于任何应用(商业、制造业、服务业等)来说，西格马值用来表明变化性。一个西格马质量等级表明一个过程执行的效果。西格马值越高，输出值越好。西格马测量过程进行无故障工作的能力，其中的故障和用户不满意的意义是一样的。利用六西格马，通常的测量指标是每单元多少故障，其中单元实际上能够是任何东西——一个组件、一个喷气发动机的一个标准件、一个管理程序等。该西格马值表明多长时间故障可能发生一次。随着西格马的增加，用户满意度上升，同时其他度量值(例如成本和周期)也在改善。该六西格马方法已经被实现用于专门的应用诸如半导体制造业。然而，这些专门应用的一个缺点是缺少灵活性以允许该现有的实现应用于其他应用，诸如具有多重操作的一个产品的制造，其中每个操作都会影响另一个操作的性能。此外，这种操作的性能有时候是用户敏感的，而且有时候一个操作性能的提高是以牺牲另一个操作的性能为代价的。专利技术概述本专利技术的一个示例性实施例是一个用于实现一个六西格马设计过程的系统，该过程具有多个子过程，而且每个子过程都具有多个子步骤。该系统包含一个独立的主应用，用于实现六西格马设计过程。一系列独立的子过程应用中的每一个都实现该六西格马设计过程的一个子过程。附图简要说明附图说明图1和图2是用于说明该断路器机构最优化过程的流程图，该过程可以通过本专利技术来实现；图3是用于实现六西格马设计过程的系统的框图；图4是使用图3中所示的六西格马设计过程的一个系统的框图；以及图5是一个实验设计过程的框图。专利技术详细说明利用六-西格马技术，为在不同工作方式下的一个断路器机构开发了一系列传递函数。然后同时求解这些系列方程式以提供一个最优的断路器机构设计。断路器机构能在几种不同的方式中进行操作。例如，开/关、关/开、跳闸以及复位仅仅是一个断路器机构预先要求的几个操作方式。在设计该机构时，工程师不得不权衡许多不同用户的要求以获得期望的性能。许多时候这些要求是互相矛盾的，例如，如果用户要求一个高承受等级，但是仍然期望低手柄力，一种用以在一个断路器机构中增加承受力的方法是增加接触压力，然而，这要求一个更强的机构弹簧，这反过来会增加断路器的手柄力。因此，为了增加该承受等级(一个期望的结果)，需要的闭合力也增加了(一个不希望的结果)。相应的，为了满足一个用户的期望性能，另一个用户要求可能就得不到满足。因此，为了提供一个最佳设计，每个相关函数的工作参数必须是联立的。现在参考图1，流程图10说明了该即时应用的最优化过程。在一个示例中，第一步骤12识别将要被该即时应用过程优化的机构动作。在一个示例中，步骤12发现四个动作要被优化(1)断路器机构从一个断路位置到一个接通位置的闭合；(2)断路器机构从一个接通位置到一个断路位置的开启；(3)断路器跳闸操作；以及(4)断路器复位操作。当然，如同一个应用可以要求的那样，要考虑到要被优化的动作数目可以变化。第二步骤14识别每个要被优化动作的期望输出参数。例如，闭合的输出参数是E闭合、扭矩闭合以及力手柄。对于开启来说期望的参数是力手柄，而对于跳闸来说期望的参数是打开时间接触臂。对于复位来说，期望的参数是力手柄以及锁存器啮合力锁存器。因此，必须确定这些输出参数中每一个的期望值。第三步骤16识别那些将会影响步骤14的输出变量的输入变量。再次，识别用于闭合、开启、跳闸以及复位的输入变量。基于这个信息，多个步骤18创建分别用于闭合、开启、跳闸以及复位的试验设计(DOE)表格。一旦完成之后，其它多个步骤20通过对应于闭合、开启、跳闸以及复位的整个试验设计表格的值来执行一个机构模拟。多个步骤22中的每一个都为每个输入变量(步骤16)执行一个多项式拟合，从而为每个闭合、开启、跳闸以及复位输入变量形成一个传递函数。每个步骤22的结果都被输入到步骤24里，在此确定每个传递函数将如何被最优化(即最大化、额定化以及最小化)。此外，为每个参数设定目标，并按优先次序列出传递函数。步骤26同时求解所有的传递函数以确定最优机构参数。步骤26包含子步骤28-32。步骤28联立求这些传递函数。一旦完成后，由步骤30为每个变量做一个初始估计，并且最后的步骤32使用一个计算机算法或程序诸如Multi.xls或一个类似程序来求解这些方程式。现在最后的步骤32根据在步骤14中识别的期望输出参数，提供了一个断路器机构设计的性能。现在分析这个输出以符合一个期望的范围，而且如果是可接受的，就重复该过程。该即时应用的分析过程涉及用于为某个断路器机构的参数提供处理的一个多维最优化问题的特征化和解决方案。这样的参数包括且不局限于下列参数手柄力；闭合能；扭矩；锁存器力；接触臂速度；以及跳闸时间。这些参数被标识为CTQ或质量决定值。这些CTQ的内在质量及相关性要求对该CTQ同时优化，以提供一个理想的最终设计。在一个示例中，通过利用一个动态模拟器软件包Working Model，来执行一系列具有参数影响每一个CTQ的分析全阶乘试验设计(DOE)。在一个示例中，具有六个CTQ。当然，可以期望该即时应用的方法可以被应用到除断路器设计之外、具有一个更高或者更低数量CTQ的应用中。由此引起的的方差分析(ANOVA)产生六个传递函数，然后它们被简化为其中仅包括较大量级灵敏系数的“简化模型”。然后经由多重响应优化工具MULTIR.xls将这六个方程式最优化为目标值。相应地，把各种可能的局部最优化解从表面值转换为自然(实际)值，以在设计规范中使用。步骤12和14为每个模式(开启、闭合、跳闸、以及复位)定义了输出参数。为每个输出(步骤16)确定影响这些参数的变量，并且执行一系列的DOE筛选以消除任何对输出参数不重要的变量(步骤18-22)。一旦这些变量最后确定了，就为每个机构操作方式执行一个全阶乘模拟DOE。DOE技术的使用是特别重要的，因为它考虑了这些变量之间的第二和第三(有时是第四)阶交互作用。为了这个设计起见，就编写了一个脚本，以允许在该动态模拟器和一个Excel格式的DOE表格之间的通讯。从Excel表格中获得这些值，运行该模拟，而且输出自动地传回到Excel。以这种方式，以一个自动化方式执行大量DOE运行。利用一个统计分析、诸如Minitab来分析从该DOE产生的数据以确定传递函数系数。一旦产生了传递函数，通过利用蒙特卡洛(MonteCarlo)技术就能够确定每个参数的变化性。然后最终的方程式就被求解了。现在参考图3，流程图100说明了利用该即时应用的一个示例就可以实现的一个六西格马设计(DFSS)过程。图3的整个DFSS过程能够被分成四个子过程，用识别、设计、优化和确认表示。每个子过程使用多个子步骤。识别子过程包含子步骤102和104，它们分别被称作识别用户/产品要求以及识别技术要求(CTQ变量)和范围。这些子过程涉及图1的步骤12及14。设计子过程包含子步骤106-112，它们分别被称作公式化概念设计；识别潜在危险；为每个CTQ识别设计参数；查找决定性的设计参数以及它们对CTQ的影响(传递函数)。这些子步骤涉及图1的步骤16。优化子过程包含子步骤114-126。步骤120和122涉及图2的步骤24。确认子过程包含子步骤128-134，它们涉及图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化一个断路器机构的系统，包含：（ａ）一个用于识别所述断路器机构的多个输出参数的应用，所述输出参数被识别作为用于优化的备选者；（ｂ）一个用于识别多个输入变量的应用，其中这些输入变量的值影响所述多个输出参数的值；（ｃ）一个 用于为每一个所述输入变量实现一个试验设计表格的应用，所述试验设计表格产生多个输出值；（ｄ）一个使用每一个所述多个输出值、并产生一系列与所述多个输出参数相比的值的应用；以及（ｅ）一个用于将所述系列值和所述的多个输出参数相比的应用，所述 应用确定所述系列值是否在预定的容差范围之内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DS克里斯滕森，RL格林博格，RN卡斯顿圭，T帕帕洛，SL梅克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]