客户需求动态变更驱动下的产品配置更新方法

为了实时自动重构最优产品配置推荐方案,以响应生产期间客户反复变更的配置需求,提高企业有效实施大规模定制生产能力,提出了一个产品配置更新理论及其优化实现方法。首先在分析客户需求动态变更特性的基础上,给出了产品配置更新概念,剖析了产品配置、产品再配置与产品配置更新的差异点。为了支撑产品配置更新优化任务的实现,建立了产品配置与柔性工艺配置集成平台,并对其核心构件类产品结构、类工序生产能力、类柔性工艺规划结构等内容进行了刻画。最后,给出了产品配置更新优化实现过程的一般框架及其实现方法。     

结合数据挖掘的个性化产品配置网络研究

客户需求驱动的个性化产品智能定制是制造企业转型升级的有效路径,准确、快速满足客户需求关键在于客户需求及产品配置方案之间关系的构建。由于客户需求的多样性以及产品模块构成的复杂性,客户需求及产品配置方案之间关系复杂,难以应用数学模型准确表达,而企业大量历史交易可以为配置关系挖掘提供有效支持。提出由客户需求及个性化产品配置方案构成的配置信息表,结合历史交易记录,应用多层感知机(multilayerperceptron,MLP)建立配置模型,以挖掘客户需求与产品模块之间的配置网络的方法。基于个性化产品配置网络,可根据客户需求确定其所对应的个性化产品配置方案,从而实现个性化产品定制的客户化、智能化。以洗衣机产品的配置网络构建为例,验证所提方法的可行性和有效性。     

支持在线定制的商品和服务混合配置过程模型

为了更好地满足消费者的个性化需求,快速准确地完成在线产品和服务的混合配置,提出一种基于产品和服务多维混合约束的产品配置过程模型。该模型通过设置消费者对产品和服务的价格敏感系数,在产品零部件配置约束、服务配置约束以及产品与服务关联配置约束的共同作用下,以消费者效用和厂商利润最大化为目标,构建产品和服务的混合配置过程模型,并利用算法对该模型进行求解,从而得到在不同的价格敏感程度影响下的产品配置方案。以某汽车厂商的在线客户化定制过程为案例对模型进行应用和求解,得出针对不同敏感程度的消费者的产品配置方案,验证了该配置方法的实用性与可行性。     

多产品采购条件下的供应商选择与订购量分配问题研究

为了解决随机性需求和价格折扣并存条件下的多产品采购供应商选择问题,建立了相应的多目标混合整数随机规划模型.该模型的特点是：①模型的约束条件中兼具确定性和随机性;②通过约束条件方程式准确地表现随机性需求和价格折扣两大假设条件.根据该模型的特殊结构,提出了一种适用的求解策略：首先,通过把机会约束转化为确定性等价类,而将多目标混合整数随机规划模型转化为多目标混合整数规划模型;然后,采用最大满意度法,将体现决策者偏好和目标模糊性的加权模糊多目标混合整数规划模型转化为求解等价的多个单目标混合整数规划问题;最后,在确定每个模糊目标的隶属度函数表达式的基础上求得问题的最优解.另外,通过应用算例说明了模型的有效性和可行性.     

个性化需求驱动的汽车零部件快速设计系统研究

基于大规模定制环境下针对汽车制造业如何满足客户个性化需求,实现快速设计的目标,以产品订单聚类作为基础,结合并行工程的思想,在设计产品的过程中加入生产排程。研究了产品族建立与更新、个性化产品配置与生产排程方法。建立了由客户需求、产品族模型、产品配置、生产排程等子模块组成的产品快速设计系统。以差速器为例对系统进行了验证。结果表明：该系统能够快速设计出满足客户个性化需求的产品,并有效地降低成本。     

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。     

基于遗传模拟退火算法的柔性制造系统设备配置优化

针对柔性制造系统多品种少批量生产模式,考虑规划期内产品零件需求约束及车间零件加工工艺路径可选的特点,建立了设备配置优化的0-1混合整数规划模型,并设计采用了遗传模拟退火算法求解。算法结合遗传算法的全局并行搜索特性及模拟退火算法的优良局部搜索能力,采用约束满足技术转换成目标函数值进行优化。实例结果表明模型实用性强且求解算法的收敛精度高、稳定性好。     

考虑客户需求偏好的产品创新概念设计方案生成

为提升方案生成的准确性和客户满意度,针对传统的产品创新概念设计方案生成过程未充分考虑终端客户需求偏好的问题,提出考虑客户需求偏好的产品创新概念设计方案生成新方法。该方法运用Kano模型实现对产品创新设计各功能属性的需求偏好分类;将形态学分析的适用范围拓展到概念层,展开产品创新概念设计方案原理解的组合性分析;建立以客户需求偏好满足度、产品创新成本和产品创新度为目标的三目标优化模型,并采用改进的快速非支配排序遗传算法对该优化模型求解,得到一系列基于Pareto解集的最优产品创新概念设计方案。以电冰箱产品创新概念设计方案生成为例,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于产品性能-成本-交货期的多目标优化配置研究

产品优化配置是实现用户个性化选择和批量低成本生产有机结合的有效方法。本文针对产品优化配置中多约束、多目标及组合优化等特性,应用模糊数学理论,构建了以产品性能-成本-交货期为目标函数的多目标优化模型,并采用多目标差异演化算法(MODE)对三者进行并行优化。得到一系列满足基于Pareto优化解的配置方案以满足不同客户对产品性能、制造成本及交货期的要求,解决了客户基于不同侧重点对产品设计结果的选择。通过实例论证,验证了该方法的有效性和适应性。     

考虑交货期配置的预制构件订单接受与调度

针对预制构件交货期配置、订单选择与生产调度需要同时决策的问题,在充分考虑中断和不可中断工序、串行和并行工序等复杂工况特点的基础上,以最大化总净利润为目标,建立了混合整数规划集成调度优化模型。分析了固定调度下的交货期配置性质并给出最优交货期配置策略,在此基础上提出一种基于问题知识导向的混合迭代贪婪算法求解该问题。为提高算法效率,在该算法的目标评价阶段通过集成最优交货期配置策略快速计算给定调度对应的最优目标值,克服了枚举交货期方法中目标函数评价困难的问题;同时为提高搜索精度,在局部搜索阶段设计了一种基于插入和交换结构的快速变邻域上升(VNA)搜索策略。通过实验验证了所提算法的优越性以及最优配置策略和VNA搜索策略的有效性。     

产能及周期约束下制造系统能力配置优化

定制型装备制造系统设备能力配置优化属于非线性整数规划问题。由于产能、周期约束均无法封闭表达等原因,其精确解求取非常困难。为此,提出一种目标函数最优值上、下界逐步逼近的近似优化方法。描述了定制型装备制造系统能力配置问题,并以最小化设备投资为目标建立了数学模型;介绍了数学分析与仿真优化相结合的近似优化方法整体思路;阐述了目标函数最优值初始上、下界的获取,逐步改进直至逼近目标函数最优值的过程。通过实例验证了所提方法,并与产能单约束能力配置结果进行了对比。分析表明考虑周期约束将增加设备投资,所提方法和所获结果可为企业优化配置资源提供决策支持。     

基于客户聚类分析的产品概念设计方案评价决策方法

为使产品创新过程中概念设计方案的评价决策充分考虑客户的需求偏好特征,提升客户的综合满意度,提出一种基于客户聚类分析的产品概念设计方案评价决策新方法。该方法首先基于客户对各设计方案的需求偏好信息,通过利用图论工具并对无向图连通子图的输出完成需求偏好相似客户的聚类;其次考虑到产品设计成本与客户满意度之间的矛盾,通过建立客户聚类评价准则确定最佳聚类结果;然后结合优势数分析的方案评价排序方法,实现各客户聚类所对应最优产品概念设计方案的评价决策;最后重点考虑新增客户的快速聚类及需求方案的推荐实现流程。以电冰箱产品创新过程中概念设计方案的评价决策为例,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于柔性优化的轧制批量生产计划模型

为了满足市场对钢材品种多样化的需求,在提高客户满意度的同时兼顾生产经济性,有必要制定灵活的生产计划,以保证轧制生产资源在最优配置下的充分利用。针对钢铁企业多样的产品需求和不断变化的生产条件,建立了钢铁轧制生产计划柔性优化混合整数非线性规划模型,深入考虑各周期产能平衡的耦合性、钢材品种的可替代性、坯料匹配的多样性和拖期生产等柔性条件,并综合库存、生产准备、产能等其他约束,提出钢铁轧制批量生产计划柔性优化策略。采用优化建模工具Lingo建模求解,并通过实例对不同规模下柔性优化模型的有效性和可行性进行了验证,为实际钢铁轧制生产计划的制定提供了指导。     

面向DFMC的产品配置设计技术研究

产品配置设计是实现大批量定制的关键技术之一。建立了从客户需求到产品结构的过程式层次描述模型，在客户需求相似性判别基础上，基于产品配置规则与约束，实现了基于历史信息的产品配置方法。该方法根据客户的需求，可方便地配置出相应的个性化产品，满足大批量定制生产的要求。     

客户需求驱动的大型复杂产品维护服务方法

针对大型复杂产品维护需求多样化与维护服务效率较低的问题,提出一种客户需求驱动的大型复杂产品维护服务方法。该方法利用产品配置知识快速形成客户维护需求模型,通过对比历史维护模型与维护需求模型,推理出满足客户维护需求的维护操作集合,并根据维护指标对维护操作集合进行调整,生成客户满意的维护方案,从而缩短大型复杂产品诊断与维护的时间,满足大型复杂产品客户需求驱动的维护服务。以大型水平风力发电机为例说明了所提方法的可行性。     

考虑再制造的产品族配置主从关联优化

针对考虑再制造的产品族配置优化问题,建立了以产品族配置设计为主,再制造企业选择决策为从的混合整数非线性双层规划模型。该模型的上层以产品族的单位成本效用为优化目标,决策产品族的配置设计;下层以产品族的再制造成本为目标,优化再制造企业的选择。针对该双层规划模型,设计了一个双层嵌套遗传算法及相应的编码策略,并以一个简化的手机产品族为例验证模型的合理性和有效性,结果表明所提双层模型能够有效解决考虑再制造的产品族模块配置优化问题,并能得到较优的产品族配置方案。     

基于约束满足问题的绿色产品配置设计

以实现大规模定制模式下的绿色设计为目标,在对约束满足问题与绿色产品配置设计相似点进行比较的基础上,将其应用于实现绿色产品的配置设计中.按绿色产品客户需求的特点,将绿色产品的配置约束分为建议性约束和强制性约束,并在此基础上给出了面向绿色设计的产品配置约束转换与表达方法.针对产品绿色设计的特点,对传统的回溯算法进行改进,将一维约束过滤模块和建议性约束满足度计算模块融入回溯算法中,提出一种基于约束满足问题的绿色产品配置算法.以自动豆浆机产品的配置设计为例,对所提方法进行验证与分析.应用实例表明,该配置设计方法能够在短时间内实现产品环境属性与功能、结构及经济属性的优化配置.     

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.     

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.     

基于遗传退火算法的质检扰动应对方法

针对工序质检结果使原作业计划不能有效指导车间生产的现状,研究考虑工序质检的柔性作业车间动态调度问题.建立以最小化工件的最大完工时间和最小化排产方案变更差异为目标的混合整数规划模型,并提出一种基于局面评价的遗传退火算法.该算法将遗传算法的种群和变异概念引入模拟退火算法,利用模拟退火算法多次获得局部最优解以及大规模变异跳出局部最优的机制,获得最终全局近优解.在解码规则中直接考虑调度目标,提出基于局面评价的解码机制,避免产生劣质解,从而减小解空间.采用所提算法对文献中的案例进行扩充和求解,并与3种算法对比,验证了所提算法在解决该类问题上的有效性和优越性.