产品族设计的多目标优化方法

为帮助产品开发团队在设计产品族的过程中,可以交互选择多种目标的优化方案,提出了产品族设计的多目标优化模型,并设计了多目标遗传算法对模型进行求解.建模过程中考虑了市场分割、产品效用、竞争产品、顾客购买行为、产品开发费用等因素.通过一个应用案例,验证了所提模型和方法的可行性.     

基于EPC规范的车间层多源信息集成技术

构造了一种基于产品电子代码规范的车间层多源信息智能集成的系统模型,实现了车间设备数据、人力资源、生产物流等多源制造信息与上层应用系统之间的无缝交互与集成。论述了该模型实现车间层与企业内部、外部系统的信息集成的层次结构及数据流程,介绍了其多源信息格式定义及数据交互模式设计。应用案例研究表明,该系统模型在支持车间快速响应能力提升、实施网络化制造和制造业信息化向车间底层的深化等方面具有广阔的应用前景。     

智能产品交互设计研究现状与进展

人工智能与通讯技术的蓬勃发展促进了智能产品的进步,加速了产品设计的变革。从工业设计出发,通过对国内外相关文献研究,讨论了智能产品和智能产品交互设计的相关概念,提出了智能产品交互设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了设计大数据、需求驱动与知识驱动的设计、产品设计方案生成与衍化、产品设计标准生成、产品设计方案评价生成等五个方面的研究内容与体系结构,以及关键技术和存在的问题,阐述了智能产品交互设计中的主要方法。针对智能产品交互设计的发展,提出了智能产品交互设计的研究热点和未来趋势。     

基于肢体运动数据的智能产品可用性测评模型

针对数字时代智能产品的可用性评价缺少行为数据支持的问题,提出一种基于肢体运动数据分析的智能产品人机交互评价方法。分析了智能产品可用性测试原理,建立了基于肢体行为数据的评价模型,以某品牌电压力锅可用性测试为例,招募20名用户进行产品交互效率和满意度测试试验,采用肢体运动追踪系统采集用户在执行产品任务过程中的行为数据,结合心理量表采集用户在操作产品任务后的心理量值,通过单因素方差分析,筛选出心理量值相关的肢体运动数据指标,建立基于肢体运动数据的产品交互可用性评价回归方程,并对评价模型进行验证,结果表明:用户的肢体运动数据能客观地对产品人机交互效果进行评价,弥补了单一主观评价可靠性差的不足。     

交互操作行为驱动的手机产品人机工程设计

针对有复杂交互操作行为需求的手机产品,研究了利用交互操作行为对产品形态进行驱动设计的方法.细致分解了手机的人机交互过程,对持握和按键两个关键的操作行为进行了实验研究和实测数据的统计分析,获得了手机在掌中的定位特征,以及多键按键操作的综合舒适度和准确率的评价指标,并计算了相关的影响参数.基于编码表达式建立了手机产品的设计模型,利用遗传算法原理编写了手机设计方案的求解算法,通过问题构建、自动求解和交互求解三个过程在方案解空间中搜索最优方案.开发了交互操作驱动的手机设计原型系统,初步实现了求解过程.研究表明,利用交互操作行为对产品形态进行驱动设计是可行的,交互行为的表达方式和产品的编码设计质量对设计结果有较大影响.     

云平台数据驱动的产品与供应商资源主从协同优化

针对传统产品和供应商资源协同研究以历史数据或经验为输入,基于“归一化”或“层次优化”方法造成需求响应滞后和失真等问题,在分析两者正反向交互特征、解析数据传播途径的基础上,提出了基于云平台数据驱动反向设计（DID）的产品与供应商资源主从协同优化系统决策方法。构建了基于云平台DID的产品和供应商资源协同配置框架;建立了基于云平台DID的主从协同优化决策模型,其中,基于正向客户需求的产品配置充当上层主者,下层供应商联合配置充当从者,反向影响产品配置的决策;利用双层嵌套遗传算法进行模型权衡解优化;最后给出了汽车座椅的产品与供应商资源协同优化案例。结果表明,所提方法在真实表征产品和供应商资源联合配置过程的数据传递、协同关系方面具有显著优势。     

操作机器人控制的多智能体方法研究综述

传统基于模型的控制方法应用于复杂机器人控制遇到很多困难,最近十几年,很多学者利用多智能体(Multi-Agent)技术构建基于行为的操作机器人控制系统,取得的满意的效果。介绍了基于多智能体方法的操作机器人控制原理,对国内外基于多智能体的操作机器人控制算法和与之对应的控制系统结构、运行平台和多智能体交互模型等相关研究进展进行综述,对多智能体方法用于操作机器人控制的优势和不足进行了总结,最后探讨了多智能体方法在操作机器人控制系统中应用的发展方向。     

基于多智能体的过程企业智能管理模型研究

在过程企业现有的软硬件资源基础上,以过程企业智能管理结构模型为基础,提出了基于多智能体的过程企业智能管理系统模型,建立了相应的管理智能体、通讯智能体、功能智能体,每个智能体可单独实现一定的系统功能,并通过通讯智能体实现系统内及系统与环境之间的信息交换,讨论了过程企业智能管理多智能体系统的运行方式、优化策略。该模型是实现已有软、硬件系统与人的综合集成的有效途径。     

基于过程感知的底层制造资源智能化建模及其自适应协同优化方法研究

在分析现有制造系统智能化管控、实时联动与协同优化方面所面临挑战的基础上,结合最新CPS和工业物联技术,提出了一种"物物互联,感知制造"环境下的底层制造资源智能化建模及其自适应协同优化体系。通过对基于CPS与制造物联的底层加工资源智能化建模、基于控制论的制造系统变粒度自适应协同控制策略与方法、离散事件动态系统"事件-状态"多级监管控制机制等关键技术的深入分析和研究,建立一种具有感知交互和自决策能力的智能加工设备和搬运小车模型,进而在制造系统级变粒度自适应协同控制策略下实现制造执行过程中各类底层智能制造资源的自适应协同优化,所提策略、方法和模型为下一代"智慧/智能工厂"的落地应用奠定了重要的理论基础和技术借鉴。     

智能交互的认知哲学逻辑及设计评价研究

智能技术、产品和系统在生产和生活中日益重要,重塑了人类认识和改造世界的方式。基于认知哲学和技术现象学视角剖析人与智能物的复杂交互关系：探究由计算表征到具身认知的哲学逻辑进路;结合描述“人-技术-世界”具身、诠释、背景和它异四重关系的技术中介论,建立“人-智能物-环境”的智能场域结构与互动模型,分析典型人-智能物互动情境中的体化、嵌入、延展和生成认知理论;抽取智能交互设计要素,构建集成“具身认知、功能效用、情境价值”的多维设计指标体系;以可穿戴智能物为例,基于模糊综合分析实现对设计指标的重要性评估。以身体为核心、以智能物为中介、逐步延展于环境的智能交互场域模型的构建,为在人工智能时代发展新的智能交互设计理论及评价方法提供内在认知哲学逻辑支撑。     

基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化研究

由于激光增材制造装备具有多维度信息、多流程、多功能、多对象等人机交互特征,导致其人机交互效率低、舒适安全性差,直接影响制件成形质量的稳定性。基于此,提出一种基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化方法。依据双手垂直可达域的舒适性划分人机交互界面可达域等级,构建基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化模型。针对基于域模型构建的多决策变量界面布局模型求解问题,提出一种基于狼群-粒子群算法的混合智能求解算法,将狼群算法的奔走围攻行为机制引入粒子群算法,解决粒子群算法因种群多样性较低而导致计算结果容易陷入局部最优解问题。最后,以LDM4030激光增材制造装备为例,对其人机界面布局进行优化,并进行工效学仿真与眼动试验,结果表明：优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型的有效性和可行性。     

人机协同的交互进化产品概念设计方法研究

为解决当前进化算法尚难完全模拟人类智能进行产品概念设计这一问题,提出了一种结合人机智能的交互协同进化方法,进行产品概念设计.利用面向对象与数据库两种技术,实现了产品设计的柔性建模,并借助交互可视化技术,使设计师通过对变量、约束、进化策略与目标权值的动态调整,在建模、搜索与评价的设计全过程实现人机协同的交互进化.最后,利用遗传算法与基于实例的推理技术,开发了人机协同的交互进化产品概念设计系统,并将其应用于注塑模结构优化设计,实例验证了该方法的有效性.     

基于TRIZ功能建模的扩展碰撞预警系统数字孪生概念方案构建

针对碰撞预警系统建模和仿真结果难以真实表达物理域,而且现有碰撞预警系统仅限于车内预警,用户得到的预警信息较少的问题,提出扩展碰撞预警系统服务架构,探讨了其组成和运作流程,基于数字孪生五维框架,详述了面向扩展碰撞预警系统的数字孪生建模过程,并在概念设计阶段基于发明问题解决理论功能模型对其进行功能建模,实现了其功能的全面表达,形成集智能产品和电子服务的整体解决方案,并利用层次分析—模糊综合评价法对所构建概念方案进行评估。通过系统物理实体和虚拟实体的交互融合特性,扩展碰撞预警系统在概念层面的功能建模开发成为可能。     

基于模型的产品智能化配置研究

产品配置生成的方便性、灵活性和智能化是配置方法研究的重要内容。配置方案求解是一个复杂的基于知识的推理过程。智能化产品配置是人工智能在产品管理中最成功的应用之一。基于对产品模型的分析,介绍了基于模型的产品配置过程,讨论了产品配置知识库的构建方法,提出了基于产品模型的智能化配置框架,并给出了智能产品配置的推理求解步骤。最后用一个汽车智能化配置实例说明了该方法的可行性。     

复杂机械协同优化设计的规划策略研究

为高效地实现复杂机械产品的协同优化，提出了一种协同优化进程规划策略，该规划包含求解进程规划和分解建模规划两个核心环节。制定规划的根据是产品模型的特征，包括模型中包含的节点类型、节点之间的依赖层次、节点之间的相关强度、节点内部性能属性之间的交叉强度、模型的相对计算量和模型的优化难度等。基于相关特征给出了相应的求解进程规划准则、分解建模规划的目标和约束，从而为复杂系统的协同优化提供了一种新的有效的实施策略。该研究成果在挖掘机优化设计中得到了成功的应用。     

[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用，复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高，具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据，数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展；分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型；提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法，主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等；给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计

为解决液压集成块设计中外部布局和内部布孔集成的组合优化问题,提出了一种融合现代智能优化方法和虚拟设计技术的智能虚拟设计方法。该方法以虚拟设计环境为外壳,以智能优化算法为内核,以虚拟现实交互设备和智能优化算法的人机接口为渠道,构建液压集成块智能型虚拟设计系统。为便于设计,论述了智能虚拟设计方法中虚拟建模技术、基于人机结合遗传算法的优化设计技术、人机交互技术等关键性技术问题,并给出了系统的解决方案。最后,通过工程实例,验证了该方法的有效性和系统的可行性。     

Parameterized data-driven fuzzy model based optimal control of a semi-batch reactor

A parameterized data-driven fuzzy (PDDF) model structure is proposed for semi-batch processes, and its application for optimal control is illustrated. The orthonormally parameterized input trajectories, initial states and process parameters are the inputs to the model, which predicts the output trajectories in terms of Fourier coefficients. Fuzzy rules are formulated based on the signs of a linear data-driven model, while the defuzzification step incorporates a linear regression model to shift the domain from input to output domain. The fuzzy model is employed to formulate an optimal control problem for single rate as well as multi-rate systems. Simulation study on a multivariable semi-batch reactor system reveals that the proposed PDDF modeling approach is capable of capturing the nonlinear and time-varying behavior inherent in the semi-batch system fairly accurately, and the results of operating trajectory optimization using the proposed model are found to be comparable to the results obtained using the exact first principles model, and are also found to be comparable to or better than parameterized data-driven artificial neural network model based optimization results.     

智能制造中多Agent系统的研究与应用

多 Agent系统理论是智能制造的理论基础。本文首先对 Agent模型的认识进行了概括与总结。然后针对智能制造系统的特点 ,提出了建立多 Agent系统模型的约束条件。并以 FMS为例 ,给出了建立多 Agent系统仿真模型的步骤。最后 ,提出了对于智能制造中多 Agent系统研究应该集中注意的几个关键性问题     

蚁群算法求解人机布局优化问题

针对目前人机布局优化问题人机约束多、无算法,提出了一种符合人机特性的蚁群算法。为了将人机约束考虑在布局优化设计中,本文以载人潜水器主控制台的布局优化为例,采用层次分析法对主控制台人机特性定量分析,在此基础上结合蚁群算法进行主控台布局优化设计,并使用JACK软件模拟比较。结果证明:文中提出的符合人机特性的蚁群算法能够将人机约束和算法结合,从而得出符合人机约束的布局设计,提高操作员的工作舒适度。这种算法也能够广泛地用于其它人机环境的布局优化设计中。