基于多属性特性检索与推理的产品MFBS本体映射

实现功能到结构映射的知识检索与推理是基于知识的计算机辅助产品设计的关键。以MFBS框架下产品设计知识系统为基础,充分考虑设计知识间的语义关系,提出基于多属性特性检索与推理的产品MFBS本体映射方法。建立了MFBS框架下产品设计知识系统,通过单输出特性的检索实现功能到模块的映射,通过多输出特性的映射推理或组合多输出特性的映射推理实现功能到行为的映射,通过多输出特性的检索实现行为到结构映射。基于Jena编程实现了基于知识的计算机辅助产品设计中的MFBS本体映射。基于知识的多绳金刚石串珠绳锯产品设计实例,验证了所提方法的可行性。     

基于设计特征的机电产品低碳设计方法

为支持在产品设计阶段进行生命周期碳足迹评估以及设计方案低碳优化,提出一种基于设计特征的产品低碳设计方法。构建产品设计方案特征表达模型,来表征与产品生命周期碳足迹相关设计信息;通过分析产品设计特征与生命周期碳足迹的关联映射关系,提出基于设计特征的产品碳足迹评估方法;建立基于差分算法的低碳优化模型,以生命周期碳足迹最小为目标优化设计特征,获取低碳性能最优的设计方案;以某冰箱作为研究对象进行低碳设计,验证所提方法的可行性和有效性。     

绿色产品概念设计中的知识重用

为解决由产品生命周期阶段的延拓及环境因素导入而引起的产品绿色设计实施周期较长及效率低的问题,将知识重用方法引入到绿色产品的概念设计中。对绿色设计单元进行可拓物元表达,建立绿色设计知识的多域多级迭代过程模型;通过K均值聚类方法对绿色设计单元实例进行分类处理,基于功能域、行为域、结构域与绿色设计域映射关系提出绿色设计单元实例检索方法,采用考虑方案主观偏好的不确定多属性效用决策方法优选出绿色属性综合表现最佳的方案。以食品搅拌机的概念设计为例,对所提方法进行了验证与分析。应用实例表明,该设计知识重用方法可以较大幅度的提高绿色产品概念设计的效率。     

基于通用物料清单的完整产品总体设计方案配置研究

面向融合有形产品与无形服务的完整产品总体设计方案开发,提出了基于通用物料清单表达的完整产品变量化配置模型.分析了完整产品及其总体方案配置设计的内涵与概念,建立了基于通用物料清单的完整产品结构表达.利用质量功能配置方法实现了客户需求向完整产品结构的映射,在成本与设计约束下,优化了总体设计方案的产品规格与模块性能定位.给出了方案配置的多约束定义,基于变量化配置,建立了层次化完整产品总体方案配置设计模型.最后给出了水平定向钻机完整产品总体设计方案的配置实例,并验证了所提方法的可行性.     

基于改进加权和算法的模块化产品配置设计

针对模块化产品配置优化问题,在建立客户需求与可配置产品模块实例之间的映射关系的基础上考虑厂家利润与可配置产品模块实例之间的关系,建立相应的多目标优化数学模型。利用添加宽容值的方法引入新的约束来改进线性加权和算法,采用改进后的线性加权和算法得到客户需求和利润之间的平衡点—最优的产品配置方案。最后以油罐车加油系统配置设计为验证实例,仿真结果表明了所提出方法的合理性和有效性。     

基于CBR的绿色产品创新设计过程模型

为了提高绿色产品创新设计的效率,通过分析大量绿色产品设计实例以及市场现有产品的绿色属性,创建绿色设计类型与绿色设计参数映射表,从而简化绿色设计实例的表达和检索,并建立基于CBR的绿色产品创新设计过程模型。通过融合CBR技术和绿色设计理论,探索出绿色产品设计实例的表达机制,构建绿色设计实例知识库,从而完成绿色设计实例知识的检索、修正和重用。最后,以汽车前翼子板的绿色创新设计为例,验证该绿色产品创新设计过程模型的可行性。     

基于多层级约束满足问题的产品全生命周期设计方案决策研究

为实现产品全生命周期绿色设计方案的生成与决策,构建了基于功能-行为-结构-材料-工艺(FBS-MP)的设计方案多层级表达模型,并将绿色设计方案的生成转化为基于设计约束的约束满足问题(Constraint satisfaction problem, CSP)。进一步提出基于回溯算法的设计方案多层逐级求解策略,获得产品设计方案解集。同时,提出基于“组合赋权-逼近理想解排序(TOPSIS)-灰色关联分析(GRA)”的多属性决策方法,采用层次分析法与熵值法的主、客观权重进行非线性乘法加成,完成了评价指标的组合权重配置。通过在TOPSIS法分析中引入灰色关联度,实现了绿色设计方案的优选。最后,通过对多属性决策方法偏好系数与评价指标权重的敏感性分析,验证了所提方法的准确性与可靠性。     

面向多样性和绿色性需求满意的产品配置设计

以优化客户对绿色产品的满意程度为目标,在构建绿色产品的客户满意度模型和配置过程模型的基础上,提出一种面向多样性及绿色性需求满意的产品配置设计方法。采用模块化思想和通用物料清单方法建立了绿色产品结构模型,并利用环境化质量功能配置方法实现客户需求、绿色产品特性与绿色模块类特性的映射转化;结合生命周期评价的思路与方法,分析模块类实例生命周期各阶段的绿色特性,在对分析结果进行处理的基础上,建立面向多样性及绿色性需求满意程度最大化的绿色产品配置优化模型。以食品搅拌机为例,验证了所提出方法的可行性和有效性。     

面向复杂产品的智能设计及成本估算模型

针对基于实例设计方法应用于复杂产品时难以实现相似实例搜索、修改和产品成本估算的问题,提出一种通过建立产品的全局特征属性建立产品功能属性与全局特征属性映射关系的方法。全局特征属性包括产品结构的几何属性、材料属性和制造属性。基于多级神经网络建立功能属性与全局特征属性之间的映射模型,并在此基础上建立了适合复杂产品的智能设计和成本估算模型,实现了复杂物理结构相似性评价、适应性修改方案自动生成和新产品的成本估算。论述了全局特征属性的描述方法、映射模型的构建方法和基于距离的相似实例搜索方法。结合实例验证了模型的可行性,为复杂产品智能设计提供了技术支持。     

一种求解绿色模块划分的蚁群算法

以双梁桥式起重机桥梁作为实例,研究了基于零件基本单元的产品绿色模块划分问题,既考虑模块之间功能相关性和结构相关性,又考虑零件本身的绿色属性,以模块内部最大聚合度、模块之间最小耦合度和模块组合绿色度最高为目标函数,建立了产品绿色模块划分的优化模型,提出一种蚁群算法求解方案,通过十次实验均求出最优模块划分,最后对参数的合理选取和实验结果进行讨论分析,验证其合理可行性,具有极大的生产实用性。     

基于TRIZ与实例推理原理的产品绿色创新设计方法

为开发环境友好型绿色产品,提高绿色产品的创新效率,提出了基于TRIZ和实例推理原理的产品绿色创新设计方法。以本体论为基础,给出了绿色产品设计实例的表达机制,构建了绿色产品设计实例的本体库,实现了产品绿色创新设计案例知识的检索、重用和修正。建立了绿色设计属性与TRIZ冲突矩阵48个工程参数之间的关联表,实现了绿色设计属性向TRIZ工程参数的快速转化。建立了基于TRIZ和实例推理原理相结合的产品绿色创新设计支持平台,并以洗碗机底板的创新设计为例讨论了所提出方法的正确性和有效性。     

基于SPEA2+的产品族模块单元多目标规划方法

在分析零件功能和物理特性的基础上,应用模糊数学理论给出产品族模块单元规划准则的量化计算方法,建立产品族模块单元多目标规划优化模型。针对传统的目标加权法在模型求解中的不足,采用改进的强度Pareto进化算法(SPEA2+)对模块单元多目标规划问题进行优化求解,从而得到一系列基于Pareto解集的产品模块规划方案,并利用模糊集合理论的Pareto综合选优方法得到了产品模块多目标规划的最优方案。结合项目实施以缝纫机为应用实例,验证提出方法的有效性和适应性。     

顾客需求驱动的产品服务系统模块选配方法

为以顾客满意度最大化为目标进行产品服务系统方案规划,提出了顾客需求驱动的产品服务系统模块选配方法。采用质量功能展开将顾客需求及重要度转化为产品服务系统方案模块属性及其重要度。采用三角模糊数处理不确定性的质量功能展开信息,基于相对偏好关系分析进行模糊质量功能展开计算,并对定性的候选模块属性进行量化。考虑模块属性间的非线性补偿关系,基于非准确性计算思想建立了以顾客满意度最大化为目标的0-1非线性规划模型。以装载机产品服务系统的模块选配为例,验证了所提方法的有效性。     

面向众创设计的复杂定制装备设计方案融合方法

"互联网+"环境下面向大众创新的设计模式对产品设计提出了更高的要求。针对复杂定制装备需求多样、不确定性高,涉及零部件多以及设计工作量大等特点,提出一种面向众创设计的复杂定制装备设计方案融合方法。首先建立设计方案—设计需求关联映射,然后综合考虑方案重要度对待融合方案进行排序和路径规划,对常用融合方式进行分类和描述,最后采用基于特征频繁项集的方案融合算法得到目标融合方式和融合关联规则,进而获得最终设计方案融合结果。以注塑装备的设计方案融合为例,给出了应用实例,验证了本文所提方法的有效性。     

面向可变功能机械的模块划分方案复杂度分析

模块划分方案的复杂度直接影响可变功能机械产品模块化设计的质量,合理的模块划分方案是开展此类产品设计开发的基础。基于功能-行为-结构模型对产品各构件进行相关度分析,建立相关度矩阵,应用模糊聚类法得到多种模块划分方案。依据信息熵理论,以模块化产品设计中的装配复杂度和设计复杂度为评价目标,建立模块划分方案复杂度的数学评价模型。对不同模块划分方案的复杂度进行比较,得到较合理的模块划分方案,并以可变功能榨汁机为例验证了方法的可行性。     

基于联合分析和定量指数的柔性产品平台多目标规划方法

针对单一模块化或参数化平台设计中客户需求响应能力不足的问题,提出基于联合分析和定量指数的柔性产品平台多目标规划方法。分析了柔性平台调节特征和优化趋势,建立了柔性产品平台的设计过程模型;引入联合分析获得产品属性重要度和属性水平对客户满意度的效用值,采用质量功能配置获得产品属性和内部组件的关联矩阵;进而提出定量的平台通用性指数和多样化指数,构建柔性平台调节设计的两目标优化模型,并使用多目标进化算法进行求解。总体上实现了柔性平台调节方案的定量分析建模和多目标优化设计。通过液压支架平台调节方案规划实例,证明了所提出方法的有效性。     

面向客户需求分析的产品模块化配置方法

针对面向客户需求分析的产品配置问题,结合质量功能配置方法和基于规则推理的方法,提出了一种客户需求映射方法.该方法基于质量功能配置的质量屋进行客户需求参数到模块属性参数的映射,同时基于规则推理确定映射过程中的技术特征目标值和选取模块实例,从而得到满足客户需求的产品模块化配置方案集.通过实例分析,验证了文中所提方法的有效性.     

不确定条件下产品模块划分方案评价方法

针对模块化产品设计过程中模块划分结果的评价与决策问题,提出基于不确定语言变量多属性决策的评价方法。不同的模块划分方法、划分标准,可获得不同的模块划分方案,需对这些方案进行评价与决策。依据成本多属性评价体系,运用依赖型不确定语言有序加权几何(Dependent uncertain linguistic ordered weighted geometric,DULOWG)算子,对模块划分方案做出评价。由评价者对模块划分方案关于属性进行测度,构建多属性评价矩阵,借助不确定语言变量调整权重,从而降低评价者因主观性导致评价结果的不合理,从而提高评价方法的客观性和有效性。在此基础上对各方案进行评价计算得到成本多属性综合影响下的最优方案,并以开关柜为实例验证了该方法的可行性与有效性。同时,将本文方法与模糊层次分析法进行比较,指出本文方法的优越性。     

面向多类型客户需求的模块化产品配置系统研究

针对多类型客户需求下的模块化产品配置设计,给出了产品配置设计系统的框架结构,对其中关键技术进行了研究。利用框架法和面向对象技术进行客户需求表达,借鉴质量屋的思想,通过二次映射的数学模型建立客户需求与模块属性之间的映射关系,根据相似度匹配算法挑选满足需求的模块实例,形成配置方案。该系统框架结构和实现方法在移动式油料装备的配置设计系统中进行了应用,效果明显。     

大规模定制模式下绿色设计产品信息模型研究

为实现大规模定制模式下的绿色设计,基于产品配置技术,结合绿色产品设计方法,提出了绿色产品族的概念,并详细分析了其内部的继承关系.通过绿色产品族的三元组表述,建立了绿色产品族到零部件族的映射关系,抽象表述了基于继承的绿色产品族.在此基础上,给出了大规模定制模式下的绿色产品信息模型,详细分析了该信息模型对大规模定制模式下绿色设计的支持过程.最后,通过电冰箱产品的绿色设计进行了该信息模型的实例验证.