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。     

基于需求流动链的映射机理

为了更好地满足客户需求,提出需求流动链概念,建立需求流动链信息功能模型。研究流动链需求映射体系,应用特征映射机理,在同态/同构映射下,分析需求信息经产品功能到设计特征的映射转换过程。描述特征映射中的变量约束、规则约束和过程约束机制。采用层次分析法(AHP)方法分析特征映射重要度,并应用线性规划(LP)优化评价需求映射。最后,结合汽轮机产品进行实例研究。结果表明,需求流动链特征映射研究,实现了需求信息语义到设计特征结构化的定量转换,为企业进行客户需求为中心的生产实施提供可靠性依据。     

基于UG/Open API实现加工能耗快速评估

为实现在三维设计软件中对产品加工能耗进行快速评估,文章在构建设计特征-加工特征-加工方法基础数据库的基础上,提出航天零件产品粗加工和精加工机床能耗模型,建立从设计特征到加工能耗的映射。并提出在UG CAD模块中通过基于UG/Open API,通过标记特征面、定义特征类型、输入特征精度等级实现零件的加工过程能耗快速评估预测。采用C++语言编写.dll动态数据库,在UG CAD模块中通过调用动态数据库的方式,实现能耗快速评估功能。并以某航天产品为例验证了方案的可行性。     

基于功能特征结构映射的夹具设计模型与方法

为实现夹具设计的智能化,基于功能论的设计方法,通过对夹具的功能进行分析和分解,研究了夹具功能的表达和夹具的设计过程,建立了基于功能特征映射模型的夹具设计过程和方法。构建了夹具的功能模型,提出用特征作为夹具功能和结构的中介,建立了功能-特征-结构的映射模式。在对夹具设计中的约束进行分析的基础上,总结了夹具各子功能的备选特征集,运用模糊映射的理论实现夹具功能到特征和特征到结构的映射,得到夹具的结构方案。最后,用钻模设计进行了实例验证,证明了该方法的可行性和有效性。     

基于模糊理论的产品成本估算模型的研究

分析了新产品和已有产品在功能结构上的相似性，根据已有产品的信息建立了产品成本样本库，引入模糊系统理论中贴近度和隶属函数等概念，结合基于专家知识经验创建产品特征模糊集合，提出了适用于不同设计阶段的成本估算模型。通过模糊映射机制挖掘产品后继设计阶段的产品功能结构的详细信息，探讨了减少成本估算误差的措施。介绍实现成本估算模型的框架流程，以齿轮减速箱为例进行了说明．     

基于可调节变量的内圆磨床产品族设计

为了解决产品族设计中模块化设计方法存在的缺点 ,以基于可调节变量的产品族设计方法为基础 ,结合内圆磨床的特点 ,提出了基于可调节变量的内圆磨床产品族设计方法 ,给出了产品族设计流程 ,建立了内圆磨床产品族模型。该方法实现的关键是产品公共平台和可调因子的确定。设计过程中首先进行市场网格划分 ,并将市场细分网格和全部设计需求利用质量功能配置映射为设计变量 ;然后将组成产品族的产品设计变量利用相容决策支持问题划分为公共平台和可调因子 ,通过可调因子值的改变实现产品族设计 ;最后 ,应用该方法建立了M 2 110内圆磨床产品族模型 ,包括功能模型与结构模型 ,实现了面向大规模定制的内圆磨床产品族设计 ,为实现基于网络的产品族定制设计奠定了基础     

面向成本的并行设计方法

研究并行工程中如何对产品及其工艺实施集成的并行设计。将价值工程与并行工程相结合，提出面向经济成本的机械产品并行设计方法。在机械产品设计阶段即设法建立价值分析评价模型，利用现代信息技术，使设计各个阶段都能比较准确地预测产品成本，并把功能成本分析的信息反馈贯穿设计全过程。通过小循环优化在并行产品开发过程中的应用，以及预发布技术支持的并行价值分析审核，实现面向成本的并行设计。用该方法对IS系列离心清水泵进行改型设计，降低了生产成本且提高了性能。     

基于企业资源的设计重用研究

在中国国家“十五”科技攻关重大项目《沈阳市用高新技术改造传统装备制造业示范工程》支持下，研发大型成套装备产品设计开发支持系统技术，解决产品设计开发方法问题，报告基于企业资源的设计重用研究成果。 通过对当前中国大陆机械制造企业产品开发设计现状的分析，基于产品并行和协同设计理论，提出设计关系模型，以体现产品设计的并行、协同、面向全生命周期等属性；突出设计师对设计过程的触发和参与——在从概念设计到详细设计的过程中，设计师应能简捷有效地在一定层位对设计进行修改。 借助产品创新设计原理、方法及合理化工程等理论，分析产品开发与建模过程。以最大限度实现并行工程与协同工作环境的设计重用，提出基于并行工程的机械产品创新设计平台PDM概念。平台PDM由基础环境层、应用支持层、应用工具层及应用界面层组成。提出产品设计过程及产品结构物理模型，基于实例与特征技术、产品结构与PDM映射，建立数学模型、映射模型及实例模型，明确设计过程关系，使PDM系统成为实现概念设计重用的系统。     

基于结构移植的产品模块成本估算技术

为提高客户需求响应速度,增加产品成本估算精度,提出了基于结构移植的产品模块成本估算技术。对产品模块进行了多层次解析,建立了模块结构体模型。通过基于规则的多层次检索获取产品模块移植结构体,以结构体移植的修正方式生成虚拟模块。根据移植结构体与工序之间的信息映射创成虚拟模块工艺路线,实现工艺成本估算,合成原材料成本与工艺成本得到产品虚拟模块成本,为产品快速报价提供依据。该技术在电梯产品报价系统中得到了实际应用,提高了电梯产品成本估算速度与精度。     

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.     

面向精度的数字化产品装配模型研究及应用

结合异地协同装配的特点，对产品特征信息进行了分类，在研究零件特征的公差信息表示基础上，建立了面向精度的产品层次模型。该模型分为层次关系层、关联关系层、特征信息层和特征元素层四层，通过建立层内各元素的关系链和层间信息的映射实现了产品信息的有机结合。研究了CAD零件信息与数字化装配系统的信息转换方法，采用面向对象技术实现了产品的装配建模。通过采用回溯算法搜索产品模型层次信息，实现数字化装配环境中产品装配尺寸链的自动寻找。     

Performance Analysis of Intelligent Robust Facility Layout Design

Design of a robust production facility layout with minimum handling cost (MHC) presents an appropriate approach to tackle facility layout problems in a dynamic volatile environment, in which product demands randomly change in each planning period. The objective of the design is to find the robust facility layout with minimum total material handling cost over the entire multi-period planning horizon. This paper proposes a new mathematical model for designing robust machine layout in the stochastic dynamic environment of manufacturing systems using quadratic assignment problem (QAP) formulation. In this investigation, product demands are assumed to be normally distributed random variables with known expected value, variance, and covariance that randomly change from period to period. The proposed model was verified and validated using randomly generated numerical data and benchmark examples. The effect of dependent product demands and varying interest rate on the total cost function of the proposed model has also been investigated. Sensitivity analysis on the proposed model has been performed. Dynamic programming and simulated annealing optimization algorithms were used in solving the modeled example problems.     

Optimal Method of Capacitated Lot-Sizing Planning in Manufacturing Systems

This paper analyzes the capacitated lot-sizing problem considering an individual machine’s production capacity using a two-layer hierarchical method to minimize the sum of the dynamic inventory cost and the overtime penalty cost. The genetic algorithm, the parameter linear programming method, and a heuristic method were used in the developed method. The method uses the genetic operator to define the lot-sizing matrix (the first layer), linear programming to determine each machine's schedule (the second layer) according to the lot-sizing matrix, and the heuristic method to verify the feasibility of the solutions by adjusting them to meet the constraint requirements. The scheduling of machines in a press shop demonstrates the effectiveness of the algorithm. The result shows that the algorithm is convergent. Translated from J. Tsinghua Univ. (Sci. Tech.), 2004, 44(5)     

一种基于最优库存的非完全柔性制造系统的调度模型

对象是只有一台不可靠（ｆａｉｌｕｒｅ－ｐｒｏｎｅ）机器的非完全柔性制造系统,该系统能生产多种产品,但在同一时刻只能生产一种产品,并且当由生产一种产品向生产另一种产品切换时,引入了ｓｅｔｕｐ时间及其成本。决策变量是ｓｅｔｕｐ开始时间和生产计划。本文基于非完全柔性制造系统的特点,考虑正常生产情况下,建立了考虑ｓｅｔｕｐ时间及成本的流率控制最优化模型。并给出了有限时域上寻优的动态规划算法的充分必要条件。     

模块化功能部件的概念模型及其应用

讨论了模块化功能部件的基本概念以及功能—结构映射的原理 ,建立了机械产品功能的层次等级结构和产品装配树的结构模型 ,并将该模型应用于机械设备的开发中。     

MODELING METHOD FOR PRODUCT STRUCTURE MAPPING BASED ON REVERSE SOLVING OF LOCUS AND MOTION

Aiming at the problem of structure design in reverse-design of mechanism, a structure mapping method based on reverse solving of locus and motion (RSLM) is presented. The mechanism scheme meeting the requirements of geometric and structural features is obtained through RSLM. The element instance subsets related to component are established based on the element type mapping, pair structure type mapping and design knowledge mapping between components and elements layer by layer. The assembly position mapping of elements is established based on the topological structure information of mechanism scheme, and the product modeling of structure mapping is realized. The algorithm program and prototype system of product structure mapping based on RSLM are developed. Application samples show that the method implements the integration of scheme design, assembly design and structure design, and modeling for product structure mapping based on RSLM. The feasibility of assembly is analyzed in scheme design that contributes to reducing the design error, and raising the design efficiency and quality.     

面向产品创新的功能空间拓展进程

在基于功能－效应－原理解映射的概念设计研究中,建立功能和效应特征模型,通过引入变体功能和物理量,揭示变体功能在产品功能设计中的桥梁作用,使得功能域在功能设计过程中逐渐分层扩大。系统地提出基于目的功能变异和效应物理量推理的功能空间拓展策略,从而实现从基体功能到物理量的一对多的映射。在此基础上构筑一种由基体功能层、变体功能层、效应层和物理量层构成的四层次、三阶段功能空间拓展进程模式：基于目的功能变异的功能空间拓展、变体功能向效应的拓展以及基于效应物理量推理的功能空间拓展。研制一套相应的计算机辅助功能设计软件平台,并以两栖车辆减阻装置的功能设计为例进行验证。结果表明,基于该模型通过实现功能分层次系统拓展,实现产品功能和概念解的方法学拓展和系统学创新,从而增加产品创新的机会。     

装备经费结构动态分析方法初探

为优化装备经费结构,结合装备经费结构的层次性特点,从外部和内部两个方面分析了影响装备经费结构的主要因素,在此基础上建立了全寿命角度装备经费结构的因果关系图和军兵种之间装备经费结构的因果关系图,提出采用系统动力学和Vensim软件对装备经费结构进行动态分析,并给出了进行动态分析的主要步骤。     

面向虚拟装配的装配序列规划技术研究

目前产品装配序列完全通过自动推理获得的方法工程实用性不高,据此,提出将计算机的辅助知识导航与人的决策相结合的方法,通过虚拟环境下的人机协同方式来解决装配序列规划问题。首先给出了装配序列知识导航的框架结构,提出了根据当前装配状态,将几何层和语义层知识规则交替运用、递进分层的装配序列动态导航算法;给出了几何层推理所运用的优先级判断准则和假设,并对语义层规则的4层框架描述方法进行了说明;最后通过实例进行了验证。