基于仿真评价的产品开发过程改进技术研究

针对过程研究中过程模型描述不完整、缺乏有效的改进评价支持等问题,研究了一种基于仿真评价的产品开发过程改进技术.在该技术中,建立了结合矩阵结构与图形化结构的双层过程模型作为改进研究的支持模型,研究了基于模型的过程迭代改进方法.在过程仿真研究基础上,采用相对评价模式建立过程改进的仿真评价模型.结合改进与评价技术,提出了支持过程持续改进的改进模式与策略,通过多次循环改进与评价,剔除无效的过程重组环节,实现了过程改进的可控性.根据理论框架开发出过程改进原型系统,并以液压减振器开发过程为例进行实现,结果表明,该方法有效改进了开发过程,提高了产品开发效率.     

活动重叠的复杂产品开发过程仿真分析

为了更有效地对复杂产品开发过程的时间-成本-质量进行预测分析,提出了活动重叠的复杂产品开发过程仿真方法。将活动重叠分为顺序重叠和反馈重叠,提出了将信息输入矩阵和信息输出矩阵用于量化评价重叠情况;采用任务返工概率矩阵、返工影响矩阵、学习效应曲线及质量改进矩阵来描述设计过程的迭代特性;基于活动重叠和迭代提出了时间、成本、质量的计算方法,并改进了产品开发过程仿真算法。最后,通过一个实例证明了该模型的有效性和实用性。     

复杂产品开发的多因素风险分析模型及仿真

为综合评判复杂产品开发过程的风险,建立了复杂产品开发的多因素风险分析模型。该模型以设计结构矩阵理论为基础,充分考虑了复杂产品开发项目的迭代特征和各风险因素之间的相互影响,同时,又扩展了设计结构矩阵在复杂产品开发领域中应用的形式。仿真结果证明,该模型能够为复杂产品开发项目的进度、成本和质量风险的综合评价提供科学的依据。     

基于设计结构矩阵的复杂产品开发项目规划模型

提出了基于设计结构矩阵的复杂产品开发项目规划模型,包括采用返工概率设计结构矩阵模型来描述产品开发子项目内部任务的串行迭代关系,以及计算由于迭代造成任务工期的增加量对子项目实施周期的影响;在子项目设计结构矩阵模型的基础上建立项目整体(包含多个子项目)的设计结构矩阵模型,并结合分区操作计算项目的总周期.通过仿真可以识别和量化子项目内部任务的串行迭代对项目周期的影响,预见项目周期,找出影响项目周期的关键子项目和关键任务.     

面向大规模协同产品开发过程的主体模型及其仿真应用

为了描述大规模协同产品开发过程的不确定性和复杂性,概述了大规模协同产品开发社区的演化过程,并基于复杂适应系统理论建立了包含应激层、自主层和协作层的主体模型;设计了完整的主体行为协议,运用人工智能的谓词逻辑对协议进行了严格的语义定义;将所建立的主体模型用于构建大规模协同产品开发过程的多主体仿真系统,给出了任务模块执行阶段的仿真流程,并详细介绍了仿真实验平台的各类参数设置;通过仿真实例证明了主体模型的有效性,分析了大规模协同产品开发过程中主体和产品的相关指标,包括产品进化周期、主体开发效率等.将主体模型应用于多主体系统的仿真实例中,分析了大规模协同产品开发过程中的主体行为和产品进化周期等,证明了模型的正确性和有效性.     

复杂产品结构的模块化聚类及设计迭代量计算

以汽车发动机开发为例,基于设计结构矩阵对发动机开发过程进行了建模与分析;对产品开发过程中的结构特征描述,复杂产品的实体单元之间的依赖关系的管理,系统结构的模块化聚类,以及识别和优化设计迭代等方面进行了研究;对发动机开发任务进行了模块化聚类,并运用基于定量参数的分析变换模型计算了在发动机设计过程中各个任务所引起的依赖性设计迭代总量。实际开发项目应用表明,复杂产品结构的模块化聚类及设计迭代计算能有效降低发动机产品开发决策中的复杂性。     

面向设计者的协同产品开发过程仿真模型

为了在协同产品开发过程仿真中体现设计者的主动性、自治性和协同性,提出一种以设计者智能主体为核心的集成过程仿真模型。对集成模型的设计者智能主体模型、任务、产品信息、资源和组织分模型进行了定义和描述,并对设计主体的行为协议进行了系统研究。基于主体模型开发了一个产品开发过程仿真平台,实现面向设计者的可视化建模与仿真功能,并通过仿真试验和应用实践验证了所提出的集成仿真模型的有效性,在某摩托车发动机的协同设计项目中进行了实际应用。面向设计者的仿真为协同产品开发过程中人与组织因素的分析提供了一种量化和动态的研究方法。     

基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化

为更好地刻画产品开发过程和流程优化,提出了基于设计结构矩阵理论的产品开发仿真模型,并据此模型设计流程优化算法。模型采用蒙特卡罗仿真方法模拟产品开发过程,用以估算产品开发时间、费用,以及按要求完工的概率。该仿真模型考虑了任务执行时间的不确定性和任务之间的顺序约束关系,同时还考虑了项目执行过程中的返工迭代和学习效应。在考虑顺序约束关系的条件下,利用遗传算法优化任务执行顺序。算例分析表明,该优化算法可以使项目的成功率提高17％。     

基于多主体仿真的产品开发过程评价及优化

为研究产品开发项目的过程动态性能,提出采用基于多智能主体建模原理构建产品开发过程的仿真模型,实现了以人为中心的产品开发过程仿真。基于多主体仿真,提出反映人因、组织和过程性能的综合评价指标,包括计划偏移率、组织薪酬、过程风险和失误水平等。研究了关键评价指标的算法,并在仿真程序中加以实现。最后,以摩托车零件开发项目为例进行仿真,并从任务流、人力配置、组织结构等方面对该项目进行了过程性能优化分析。     

新产品开发项目仿真与改善

高效、快速的新产品开发是如今企业获取市场份额、提升竞争力的关键。迭代和返工是产品开发的主要特征,也是风险的主要来源。提出了一个基于Excel VBA的新产品开发仿真模型,迭代和返工用设计结构矩阵描述,并运用蒙特卡罗方法评估工期特征。最后,用一个压缩机开发项目验证了该方法的有效性,并证明了多方案并行工程对新产品开发工期的明显改善。     

基于制造资源优化配置的复杂零件工艺分工规划研究

动态联盟企业中面向复杂零件的工艺分工规划问题是网络化制造中的一个关键问题。针对该问题，提出了逻辑制造单元的概念，通过它在工艺分工规划和制造资源之间建立联系，研究了基于逻辑制造单元的制造资源能力建模、逻辑加工路线设计，以及面向逻辑加工路线的制造资源优化配置。最后面向复杂零件的制造，进行了基于制造资源优化配置的工艺分工规划系统体系结构设计，并给出了工作流程。     

基于制造资源优化配置的复杂零件工艺分工规划研究

动态联盟企业中面向复杂零件的工艺分工规划问题是网络化制造中的一个关键问题。针对该问题,提出了逻辑制造单元的概念,通过它在工艺分工规划和制造资源之间建立联系,研究了基于逻辑制造单元的制造资源能力建模、逻辑加工路线设计,以及面向逻辑加工路线的制造资源优化配置。最后面向复杂零件的制造,进行了基于制造资源优化配置的工艺分工规划系统体系结构设计,并给出了工作流程。     

KBE-based stamping process paths generated for automobile panels

As automobile body panels are one kind of sheet metal part with groups of free form surfaces, the process planning is more complicated than common sheet metal stamping to implode effectively and practically. Based on KBE, new frameworks have been presented as intelligent master model at the system level and as procedure model at the activity level. In accordance with these frameworks, an intelligent CAPP system has been specifically developed. Based on feature technology, features have been extracted and represented by the object-oriented method. Stamping features and their parameters have been defined and extracted based on feature technology and stamping process rules. The whole product knowledge has been represented by frames which directly map to objects (or features) in the object-oriented sense. Relevant appropriate operations features have been assigned to stamping features of a product based on feature-operation criteria, parameters of the stamping feature and their correlativity. This assignment is a decision-making activity using a set of rules with a decision-making tree and model-based reasoning methods. With knowledge between operations, such as operations order constraint (do-after) and operations combination constraint, process paths have been improved based on relevant intelligent reasoning methods. Based on the relationships (preferred-to) between processes and machines/dies, the structure of die and machine for each process can be identified, since the process route has been determined. In this stamping process planning, the procedure and information have been controlled by a process control structure that is associative and integrated.     

多级2K-H行星减速器设计系统的开发

分析了多级2K-H型行星齿轮减速器的设计特点,提出用编程实现自动设计的方法。采用分层的方法建立了系统的结构框架,介绍了动态的设计流程,设计了程序关键类和关键流程的算法,开发了软件系统。通过合理设计流程上的用户介入点,在自动设计过程中,用户可更改设计选项和参数,得到合理的设计,达到软件系统的智能设计与定制设计的统一。通过机构的运动仿真,使用户能快速直观地观察到设计结果。该系统减轻了设计人员的劳动强度,缩短了新产品的开发周期,具有一定的应用价值。     

Concurrent design process analysis and optimization for aluminum profile extrusion product development

Owing to intricate interdependency and information feedback among tasks, the concurrent design process probably cannot converge to the correct solution when there are wrong integration and improper interaction between activities. Therefore research on concurrent design process optimization is necessary. In the paper, a novel methodology is proposed to analyze and optimize the concurrent engineering process scientifically. Based on design structure matrix and graph theory, coupled task recognition and design task level plotting are performed for the concurrent design process of aluminum profile extrusion product development. Three factors are used to describe the coupling property of activity, namely sensitivity, complexity and affection factors, which provide the basis to analyze development process quantitatively. And an optimism algorithm is presented to define the initial iteration order of coupled task set. Finally a rational and efficient concurrent design process model is constructed, which can make aluminum profile product development faster, with lower costs and higher quality. The methodology proposed is also applicable to other concurrent engineering fields.     

产品工艺信息管理与过程仿真集成系统的研究

利用动态服务器网页技术,结合过程仿真工具,研发了基于浏览器/服务器三层网络体系结构的产品工艺信息管理与过程仿真集成系统。该系统包括产品结构管理、产品工艺卡片管理、产品图文档/说明文档管理以及产品工艺过程仿真管理四个子系统。详细介绍了系统的体系结构、功能以及实现的关键技术。     

一种新的基于BOM的产品配置方法

为了得到一种更有效的产品配置设计方法,使其更好地与产品数据系统集成。本文分析了产品配置与物料清单(BOM)之间的关系,引入了抽象物料项的概念,提出了一种新的产品可配置物料项模型,设计了基于可配置物料项、用BOM形式描述的产品族基本结构。针对可配置物料项模型和基本结构,设计了一种基于知识的产品配置求解过程。应用实例证明该方法实现了配置模型的合理描述,配置过程的快速求解以及系统的无缝集成。