大规模定制与变化性研究

为有效地实施大规模定制生产,研究了变化性与多样性的关系模型,提出了产品结构变化性和制造结构变化性的内涵.基于产品族模型,从种类、使用数量、重用次数和产品产量四个因素出发,构建了衡量产品族变化性的指数体系,包括零件指数和制造工序指数.通过对指数体系进行参数化分析,得到与大规模定制基本原理相一致的结论,证明了变化性指数体系的有效性.采用这个指数体系,可以对产品族结构设计进行评价和管理,支持面向大规模定制的产品开发设计过程.     

工程迭代设计中产品族开发过程的研究与建模

为了在工程迭代设计中减少新产品开发的提前期,提出了一种基于设计结构矩阵的产品族开发过程模型.在该模型中,基于设计参数间的依赖关系建立设计结构矩阵,并运用路径搜索算法将其整理为包含耦合子矩阵的解耦矩阵.对于其中的耦合子矩阵,运用基于马尔可夫链的串行迭代模型计算设计总时间,并运用基因算法优化排序.运用迭代设计的并行模型识别出对耦合关系贡献大的设计模态和设计参数,根据设计模态模块化设计参数,而对耦合关系贡献小的设计参数进行标准化.最后,将设计参数层的标准化和模块化映射到零件层,建立相应的产品族结构,以汽车离合器的设计为例阐述了该过程模型的有效性和应用前景.     

基于结构功能衍生系数的主动再制造设计

针对传统产品的关键零部件由于服役时间过长、损伤严重而无法再制造的问题,提出结构功能衍生系数的概念。通过研究不同设计参数组合下零件再制造性的变化,建立结构再制造性与设计参数的映射函数模型。并构建衍生系数矩阵及其导数矩阵,反映设计参数改变对结构再制造性变化及变化趋势的影响,为关键件的参数优化设计提供依据。提出基于结构功能衍生系数的主动再制造设计方法,通过参数优化和预设再制造时机下限,保证产品关键零部件的可再制造性。以6L240型号柴油机曲轴为例,验证该方法的有效性和可行性。     

虚拟制造的关键技术探究

虚拟制造是实施２敏捷制造的核心环节，本文在提出其功能的基础上，从产品实施的角度出发，对实施虚拟制造技术中的一些关键软件技术，如智能设计、可制造性自动分析、产品／工艺／生产模型、分布式制造和设计的现状进行了分析，并指出了其发展方向。     

虚拟制造的关键技术探究

虚拟制造是实施敏捷制造的核心环节，本文在提出其功能的基础上，从产品实施的角度出发，对实施虚拟制造技术中的一些关键软件技术，如智能设计、可制造性自动分析、产品／工艺／生产模型、分布式制造和设计的现状进行了分析，并指出了其发展方向。     

基于产品结构树的制造质量信息分类研究

制造质量信息是支持并行设计决策所需的产品生命周期信息的重要组成部分,制造过程中与设计决策相关的质量信息的获取、表示、处理、利用等研究对设计者进行决策具有重要作用。针对现有质量信息分类方法在信息有效集成、设计者容易提取所需信息等方面不足,本文提出基于产品结构树的制造质量信息分类方法,将其分为产品类、装配件类、零件类,每一类又可分为关系类和数据类,并给出基于产品结构树的制造质量信息分类模型。     

民机地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠性能的影响研究

为了确保乘员在可生存事故中存活,民机结构必须具备适坠特性。复合材料结构坠撞后的材料破坏形式与常规的金属材料破坏有所不同,复合材料民机的适坠性设计需要对地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠特性的影响进行深入的评估。这里对某金属材料民机典型机身结构通过刚度等代设计得到复合材料机身简化模型,利用LS-DYNA3D建立了1/4缩比动力学仿真模型,利用该模型考察了行李舱支柱位置、角度、刚度及行李舱高度变化对复合材料机身适坠性能的影响。仿真结果表明地板以下结构参数变化对复合材料机身和金属机身坠撞响应的影响是不同的,考察的参数中行李舱支柱角度、刚度是影响坠撞响应的关键因素。     

复杂变型产品参数传递结构研究

针对基于3维模型的复杂产品变型,提出了与产品建模结构相融合的树形参数传递结构。该结构规定参数只允许纵向传递,避免了参数之间的交叉传递,为复杂产品变型设计提供了有效的变型信息传递通道,并在此基础上实现了参数传递结构的模块化。以Solid Edge 3维造型软件为设计环境,以VB为工具开发了剑杆织机变型设计系统,阐述了剑杆织机建模、参数传递和产品变型设计的关键技术及其实现方法。     

机电产品适应性设计的灰度评价方法

适应性设计是一种既能获得经济效益又能取得环保效应的设计策略,它能赋予产品适应新需求的能力,同时也能在需求发生变化时,提高产品的重用率。然而,由于用户需求的多样性,适应性设计实施起来较为困难。论文把拓展性、升级性、和定制性定义为产品适应性设计所应关注的因素,并给出了各因素的数值化计算方法。结合零部件成本、装配时间以及操作性等因素,利用灰度分析方法定义适应性设计各参数的目标矩阵,结合专家给出的权重和对比方案相对目标矩阵的关联系数计算各设计方案的评价值,进行排序后选择最优方案进行制造。最后以多功能食物搅拌机为例进行了验证,结果证明了论文所提出设计和评价方法的有效性。     

2K-V型减速器系列产品的参数化设计与系统开发

针对复杂的系列产品,以实现快速设计,并为后续的仿真和制造提供数字化模型为目标,提出基于特征的系列产品中性结构建模方法,研究了产品级的参数化设计方法;以2K-V型减速器系列产品的设计为例,在Pro/E环境下建立产品的中性结构模型,利用Pro/FOOLKIT开发工具实现了中性结构模型到产品设计实例的快速映射;开发了2K-V型减速器参数化设计系统,实现了系列产品的参数化快速设计,该参数化设计方法对其他产品的设计具有广泛的参考借鉴价值.     

求解物流配送路径优化问题的一种改进蚁群算法

物流配送路径优化是现代物流配送服务的关键环节之一,由于需求的小批量和动态变化等特点,需要设计一个快速有效的求解算法。为此,构建了物流配送路径优化问题的数学模型,设计了一个改进的蚁群算法来求解该问题,引进了选择算子、插点操作和动态改变算法参数等改进措施,开发和实现了一个试验软件包。仿真试验结果表明,该算法具有较好的全局寻优能力,收敛速度快,是解决物流配送路径优化问题的有效算法。     

基于NSGA Ⅱ的物流配送中车辆路径问题研究

车辆路径问题已经被证明属于NP—Hard问题。针对这一问题建立了多目标优化的数学模型;构造了带精英策略的快速非支配排序遗传算法,以求解车辆路径问题的数学模型,针对物流配送路径优化,将该算法从解决连续问题扩展为解决离散问题;进行了算法设计,提出了离散问题的快速非支配排序和锦标赛选择结合的子代选择方法,并修正了以往的初始群体生成、交叉和变异的方法。通过实例比较证明,该算法可以更好地解决物流配送路径优化的多目标问题,较快找到更优解,避免早熟收敛并改进算法性能,达到较高的搜索效率。     

基于功构单元的产品族规划方法

为更好地支持面向客户的产品多样化设计,提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中,针对聚类细分的产品族客户需求,对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解,建立不同层次的功构单元;通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围;采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型;基于该功能模型,通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块,确定基本功构模块、扩展功构模块;并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族,从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划,建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型,从而验证了其可行性和有效性。     

求解车辆路径问题的改进微粒群优化算法

微粒群优化算法是求解连续函数极值的一个有效方法。研究了用该算法求解车辆路径的问题。设计了求解车辆路径问题的一种新的实数编码方案,将车辆路径问题转化成准连续优化问题,并采用罚函数法处理约束条件。应用该微粒群优化算法求解了多个车辆路径问题的算例,并与遗传算法和双种群遗传算法进行了比较。计算结果表明,该算法可以更有效地求得车辆路径问题的优化解,是解决车辆路径问题的有效方法。     

基于功构单元的产品族规划方法

为更好地支持面向客户的产品多样化设计,提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中,针对聚类细分的产品族客户需求,对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解,建立不同层次的功构单元;通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围;采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型;基于该功能模型,通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块,确定基本功构模块、扩展功构模块;并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族,从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划,建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型,从而验证了其可行性和有效性。
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不确定需求和旅行时间下的车辆路径问题

针对一类不确定需求和旅行时间下的随机车辆路径问题,建立了一个随机规划模型,提出了一种带有自适应机制的改进遗传算法。该算法引入自适应选择机制,采用了新的交叉算子。选取两种不同规模的随机车辆调度问题,分别采用该算法和基于边重组的改进遗传算法进行求解,并通过对计算结果进行对比分析,分别针对自适应选择机制和新的交叉算子做了讨论。结果表明,所提算法不仅取得了更好的优化结果,而且具有更快的收敛速度。     

基于通用物料清单的配置设计方法研究与实现

为了在配置设计中更好地支持通用机械产品研发中的创新,采用通用物料清单来表达产品族的完全产品结构,并引入类单元表示可以变化的模块.由配置类单元产生组合变型,用变型类单元处理单元自身变型,并分析了这两种变型的产生机理.基于变量配置技术建立通用物料清单的配置模型,通过分层配置,生成具体产品结构,应用装配克隆技术生成具体产品的通用物料清单,最后给出了配置设计过程和实现结果.通过在企业的应用表明,该配置设计方法可以实现基于订单的快速设计.     

基于布局模型的液压机大规模定制设计

为实现液压机产品的大规模定制快速响应设计,提出了一种基于布局模型的产品设计方法。通过构建液压机的产品功能需求模型、运动功能模型和模块结构模型之间的映射,将得到的布局结构实例化,采用有限元和变量化方法进行布局结构的分析和优化,从而得到最优布局模型。分析得到的所有布局模型将作为产品平台的一部分加以存储,以支持产品的大规模定制设计。论述了液压机产品布局模型的拓扑结构和约束信息表达方法。最后给出了基于布局的大规模定制产品的配置和变型设计过程,该过程显示,布局模型的研究与应用可明显提高液压机类机械产品的设计效率。另外,对产品布局模型在大规模定制产品平台开发过程中进行了分析,完善和补充了大规模定制产品平台体系。     

基于相似性与结构敏感性分析的产品平台设计过程模型

建立结构合理的产品平台是实现企业多样化效率和效益的重要途径。从设计角度把产品平台分为概念平台和实体平台,前者组成了产品族创新的核心资源,后者集合了企业产品的核心元件。提出了基于相似性分析与结构敏感性分析的产品平台设计过程模型,并对其中关键环节所涉及的通用化设计规则和方法进行了着重分析。应用该过程模型可以为企业建立更具柔性的层级产品平台架构,设计过程可以分为两个阶段:首先通过功能和概念结构相似性分析以及通用化设计建立产品概念平台;然后通过实体结构对需求变化的敏感性分析和通用化设计建立产品实体平台。最后该模型用于某企业的铠装刮板输送机产品平台的设计。