支持再制造升级的机械产品绿色模块划分方法研究

针对产品过时或淘汰造成的资源无法有效回收利用问题,对机械产品再制造升级的性能需求进行了研究,提出了一种基于设计结构矩阵的产品绿色模块划分方法。定义了产品零部件之间的功能、结构、回收模式等再制造升级的绿色属性;根据层次分析法计算得出了各属性的所占权重,在此基础上建立了产品零件的综合关联度矩阵;根据产品的设计需求、经济性和环境属性等要求,基于全链接层次聚类法进行了模块聚类,得到了机械产品可再制造升级模块划分方案;最后,以永磁同步曳引机为研究对象,对所提方法的可行性进行了验证。研究结果表明:该方法能有效地对机械产品进行可再制造升级模块划分,模块内部零件之间的联系紧密,且具有很高的装配性,模块之间又有很高的独立性,易于机械产品的再制造升级。     

产品再制造的绿色模块化设计

以机械产品的再制造性为设计目的,以模块化设计方法为基础,辅之以绿色设计思想,利用现代数学工具,形成面向产品再制造工程的绿色模块化设计方法。在产品设计初期就全面考虑全寿命周期内的环境属性及零部件的重用性,并用反映环境特性的绿色度及反映功能和重用特性的模块度加以评价和检验,以达到满足再制造工程的根本目的。     

考虑两两模块之间关联关系的产品模块划分方法

针对产品模块化设计问题,考虑了零部件之间的非对称及两两模块之间关联关系,提出了一种产品模块划分方法。通过设计结构矩阵来表达产品零部件之间的关联关系,利用FCM算法对零部件进行聚类,分析了两两模块之间可能存在不同的依赖关系,以模块内聚度和模块间耦合度为目标,建立了模块度准则,从而得到合理的模块划分方案。最后以起重机吊钩组为实例说明了产品模块划分过程。     

考虑变更风险的复杂产品模块划分方法

模块化方法可有效控制复杂产品的研制周期与成本,模块划分是实现模块化的基础.受顾客需求、关键技术及政策、市场等内外部动态因素的影响,持续演化是复杂产品的必然趋势.设计变更是企业实现产品演化的基本手段,为了降低演化的影响,在对复杂产品进行模块划分时,同时考虑功能、结构、变更风险三个因素.首先将复杂网络理论应用于复杂产品结构建模,以零部件为节点,零部件的关联关系为边,建立复杂产品零部件网络模型.然后基于LinkRank的社区发现算法求解出产品模块初始划分方案.其次再利用基于网络相似度优化的社区发现算法得到最终划分方案.最后以某型号摩托车发动机为例验证了所提方法的可行性和有效性.     

面向再制造的数控机床绿色模块划分方法

为解决退役机床再制造过程中存在的技术、经济、环境问题,提出了面向再制造数控机床绿色模块化设计方法。综合考虑再制造难度、经济成本、环境等方面影响因素,对数控机床零部件相关性进行分析,建立数控机床零部件间模糊关联矩阵。运用模糊动态聚类,实现数控机床模块划分。在分析影响数控机床再制造因素的基础上,建立拆卸复杂度、模块内零部件关联度、模块间关联度三个评价指标,进而确定最优模块划分方案。最后,通过实例验证了论文提出数控机床模块划分方法的可行性。     

一种改进的绿色模块化设计方法研究

针对SMITH提出的基于原子理论的绿色模块化设计方法中绿色约束单一、模块合并缺乏工程知识支持等问题,提出了一种改进的绿色模块化设计方法。将产品中的模块映射为原子,零部件映射为带正电荷的原子核和带负电荷的电子,通过零部件间的库仑力进行了模块划分;设计了再利用、再制造、材料回收等多重绿色约束矩阵和计算规则,对库仑力计算公式进行了修正;提出了基于准则的模块合并方法,将已有的工程知识有机融入到模块合并过程中;最后,以台灯为对象,应用所提方法进行了绿色模块化设计,并给出了改进方案。研究结果表明:改进后的方法所得模块划分结果较原方法有所减少,多重绿色约束的引入和基于准则的模块合并方法不仅提高了产品的绿色性,而且提高了方法的可操作性。     

再制造服务资源模块化方法及应用

为便于理解再制造服务并解决其服务资源充分、合理、高效利用问题,结合再制造和服务的特性,给出再制造服务的概念,并对其服务资源分类进行描述,提出一种多粒度再制造服务资源模块化组织模式及其模块化流程。针对再制造服务资源复杂多样、数量庞大导致匹配困难的问题,综合运用产品设计结构矩阵、耦合关联分析、遗传算法和模块度,构建了一种带供应商耦合约束遗传算法的再制造服务资源模块聚类优化模型,根据功能、空间、供应商等耦合特性,构建加权数值化设计结构矩阵,并进行初聚类,设计整数编码遗传算法,以再制造服务资源模块度和供应商耦合强度作为优化目标和约束对设计结构矩阵初聚类结果进行优化。通过应用实例验证了再制造服务资源模块聚类模型和求解方法的正确性和实用性。     

支持再制造设计的产品失效模式信息传递模型

为将产品中具有再制造重用潜能的零部件及报废模式等信息反馈到设计过程以有效支持再制造设计,提出产品层次递阶失效模式传递链及其多色模型。通过分析报废产品的层次结构、失效模式、失效程度、回收决策等信息间的关联,构建了产品层次递阶失效模式传递链模型;为了便于计算机的表达与操作,应用多色集合理论对层次递阶失效模式传递链进行数学描述,形成失效模式信息传递多色模型;通过多色集合的围道布尔矩阵推理原理识别出可再制造零部件和报废模式;给出失效模式信息反馈支持下的再制造设计流程。最后,以发动机中连杆活塞部件为例,验证了所提方法的可行性。     

面向主动再制造的产品模块化设计方法

针对面向主动再制造的产品模块化问题,提出了模块化设计流程,结合产品生命周期各阶段特性,从材料的选择与配置、再制造加工性能、使用与维护性、经济性、功能物理可行性等方面制订产品主动再制造模块划分准则。结合模糊动态聚类分析方法,构建产品零部件相似性矩阵,进行产品零部件模块划分,并基于模块内/模块间关联度分析,选取最优阈值,实现模块优化。最后以某款洗碗机产品为例,验证了该方法的有效性。     

基于再制造的电取暖炉模块化设计

为更好地满足电取暖炉的用户需求及快速响应多变的市场需求,将基于再制造的模块化设计方法运用到电取暖炉的设计开发中。在设计过程中,对用户和市场进行了需求分析,结合产品生命周期各阶段的特性,构建了产品零部件模糊相似矩阵,基于模糊聚类方法,对其进行零部件模块划分,选取最优阈值,对电取暖炉进行模块优化,缩短了产品的设计周期,降低了企业成本,达到延长电取暖炉使用周期、易于拆卸及提高回收再利用价值等需求。     

绿色性对模块化产品设计的影响

传统模块化设计是基于功能需求出发,产品生命周期中会产生资源浪费和环境污染。本文在传统模块化设计的基础上,增加了产品的绿色性指标,通过分析绿色性与模块化之间存在的相互关系,确定模块划分准则,用模糊隶属度来定量地描述各准则的相关性。通过层次分析法确定各准则的权重,求出各零件之间的交互值矩阵,用模糊矩阵的传递闭包进行模糊聚类,从而得到基于功能和绿色性的两种不同模块划分结果。最后以电吹风为例论证了绿色模块化设计方法有利于环境保护。     

考虑保修服务的制造/再制造融合产品优化配置研究

为了解决制造与再制造融合产品配置以及客户对于再制造产品零部件信心不足等问题,从产品保修服务出发,根据故障率确立多种保修模块的保修期和成本,同时结合公理设计和模糊矩阵方法,对制造与再制造融合产品进行模块划分,构建多种保修模块下的产品模块化配置方案。以产品保修利润、产品成本、绿色环保度为目标函数,建立多目标优化模型,采用遗传算法进行求解,得到考虑保修服务的制造与再制造产品优化配置方案。最后,以某公司考虑保修服务的制造与再制造汽车产品配置为例,验证了上述方法可行性。     

产品再制造的绿色模块化设计方法

再制造性是机械产品设计时必须考虑的重要问题.在产品设计初期其实体生命诞生之前就全面考虑产品在今后全生命周期内的绿色特性及零部件的重用性,并用反映环境友好性的绿色度及反映功能、重用性的模块度进行评价和检验,可同时满足机械产品的绿色性和再制造性.     

基于公理设计和模块关联矩阵的产品族设计耦合分析

针对产品族设计耦合问题,分析比较了其与单一产品设计耦合的异同之处,提出了一种基于公理设计和模块关联矩阵的耦合分析方法。以公理设计为指导,进行功能需求分析及类型划分;分析了产品族客户需求、功能要求、设计参数和模块之间的对应关联关系,考虑适应性设计参数的影响度并将其分为两类以确定产品族的共性和差异性;从策略层面减弱产品族设计的耦合性。从操作层面的角度,根据设计参数零部件间的综合关联关系,通过聚类重构生成几个相互之间具有较小依赖度的模块,分析设计参数间的变更传播关系,建立产品族模块关联矩阵;从模块内部的耦合和模块之间的耦合两方面探讨了关联特性。最后通过电力液压盘式制动器实例阐述了产品族设计耦合分析过程。     

基于线性回归模型的机电产品再制造费用预测

针对再制造决策者在产品再制造成本发生前无法决策的问题,提出运用线性回归模型,建立产品零部件失效类型信息与产品再制造费用之间的线性关系;基于同类产品零部件失效类型信息以及同类产品再制造费用的统计,对产品的再制造费用进行事前预测,并根据各类零部件的质量属性,对产品再制造的预测费用进行修正,获得相对准确的产品再制造费用预测,并用预测费用与实际费用的相对误差描述再制造费用预测的准确性。     

基于层次分析法的清障救援车模块划分技术研究

针对清障救援车辆,提出了一种基于模块化理论的模块划分方法,充分考虑了清障救援车辆产品从设计、装配到使用过程中的阶段特性,从功能、结构、材料、使用寿命、接口关系及回收利用等方面制订了该类型车辆产品的模块划分准则,并基于层次分析法构建了清障救援车零部件综合相关性矩阵。结合模糊聚类分析方法,进行产品零部件模块聚类划分,并基于模块内聚合度与模块间耦合度关系评价,选取最优阈值,优化模块划分方案。最后以某重型清障救援车产品为例,验证了该划分方法的合理性。     

再制造性综合评估研究

以基于装配的设计(DFA)和现有两种再制造的评估方法为基础，提出了一种产品再制造性综合评价体系。该体系改进了已有评价模式，新建和修改了评估指标和定量计算公式，以模块方式建立的评价模式既可全面评价产品再制造性，又可兼容已有评价方式。一方面为产品再制造设计提供定性和定量的依据，另一方面可为再制造企业对已有报废或损坏产品实施再制造提供评估意见。最后给出了柯达Funsaver相机再制造性计算实例。     

基于数字孪生的模块粒度优化分析方法

基于数字孪生的实时产品模块化设计与模块粒度优化能增强企业快速响应市场需求的能力。基于数字孪生的实时数据获取与管理能力提出了基于数字孪生的模块粒度优化分析模型。设立了4类关联关系度量标准,并以此构建直接关联关系矩阵。通过Floyd算法计算间接关联度,扩展得到全关联关系矩阵。提出零部件关联强度、关联密度和模块内聚度、耦合度两大类模块粒度分析指标,建立了基于孪生数据库的模块划分分析流程,并设计了保留精英的自适应交叉变异遗传算法对全关联关系矩阵进行优化排序,为模块粒度的划分与优化提供了指导依据。通过某农机制造企业微耕机的变速箱的实例应用,证明了所提方法的可行性,为后续模块化主结构的演化研究奠定了基础。     

基于模块化设计的制造/再制造生产决策

为深入研究产品模块化设计水平与再制造系统参与人行为决策的关系,在分析模块化水平对新产品研发费用和再制造成本影响的基础上,构建制造商的再制造模式和第三方再制造商的再制造模式的两周期决策模型,得到两模型下的最优产品设计策略和生产决策,研究了模块化水平对制造商和再制造商的制造/再制造决策的影响。结果表明,模块化水平对制造商或再制造商进入再制造的边界条件没有影响;制造商再制造模式下的最优产品模块化水平总是高于再制造商的再制造模式;当废旧品资源不受限时,模块化水平越高,再制造率越高,再制造的环保效应越显著;当废旧品资源受限时,模块化水平对再制造生产决策没有影响。     

基于可靠性建模的混凝土泵车结构臂可再制造性评估

废旧产品再制造评估是再制造开展的前提。目前的产品再制造性评估中,产品失效数据收集周期长,数据样本采集困难,零部件再制造前难以对其可靠性做出评估。论文以某公司泵车结构臂现场使用数据为基础,建立了结构臂的可靠性参数模型,提取其平均剩余寿命及可靠度数据,提出了一种基于结构臂平均剩余寿命的可再制造性评估方案,结合企业设定的可靠度阈值,对结构臂可再制造性做出综合评估,为混凝土泵车臂架再制造性决策提供依据。