概念设计原理方案优选得到的结果,对产品开发的全生命周期具有重要作用,在很大程度上保证了后续详细设计的成功实现。对质量和安全性要求较高的复杂机械产品而言,设计者会重点关注其故障风险值,所以在概念设计阶段就考虑产品风险值以及优选整体最理想的原理方案是提高机械产品质量和安全性的重要手段。因此,本文提出一种面向机械产品概念设计原理方案的风险分析和优选方法,构建功能故障传播模型,分析功能、原理解故障影响度,并在原理解故障影响度基础上通过贝叶斯网络模型和有向故障模式影响关系图(DDRFM)计算得到原理方案风险值,进而根据方案风险值与决策者评价值对方案进行优选。主要研究工作如下:(1)构建面向概念设计原理方案的功能故障传播模型。针对现有的功能故障分析方法难以量化故障风险且难以将功能故障转换为原理方案整体风险大小的情况,提出功能故障传播模式,将功能结构图转换为有向功能网络图来构建功能故障传播模型,并在设计需求-功能-原理解映射中应用该模型,分析得到功能、原理解故障影响度。(2)实现原理方案的风险评估。为了对故障模式在整体方案中的严重度进行深入分析得到准确的方案风险值,在原理解故障影响度基础上,通过多状态贝叶斯网络模型与多方数据推理出故障模式的风险值,并构建DDRFM,根据故障模式之间的相互影响关系得出原理解风险值以及原理方案风险值。(3)融合定性评价指标和定量指标进行原理方案优选。为了更好地反映决策者评价时的不确定性,构建不均衡多粒度语言模型,基于群体决策建立评价矩阵,通过一致化及集成技术并综合故障风险值构建综合决策矩阵,并基于理想值的排序方法对原理方案进行优选排序。(4)开发原理方案风险分析及优选辅助设计原型系统。应用原理方案风险分析和优选方法,开发了辅助设计系统,并以采煤机截割部为工程实例验证了原型系统的有效性。