基于性能驱动的可拓数据挖掘产品配置设计方法研究

针对现有产品配置设计方法中对客户性能需求研究的不足,结合可拓数据挖掘方法提出了基于性能驱动的可拓数据挖掘产品配置设计方法研究。首先通过对客户个性化需求的定量与定性化分析,建立客户需求分析模型;其次对配置模型的参数知识进行可拓知识挖掘,并对产品布局结构的变换阈值知识进行相互匹配与矛盾问题消解,建立变换消解模型及满足客户需求的可变换阈值解空间;然后在此基础上,对产品配置过程中的知识组合矛盾问题,进行基于可拓数据挖掘的传导变换,求解出满足客户需求的配置解空间;最后基于Visual C++6.0、Solidworks等平台开发软件建立了产品的快速配置系统,通过实例测试,验证了该方法的准确性和有效性。     

基于可拓本体的复杂产品方案设计可拓集成框架研究

为了有效提升大型复杂产品方案设计结构配置的设计效率和质量,对大型复杂产品方案可拓集成设计进行了研究。对大型复杂产品方案可拓设计过程中的可拓本体概念模型、可拓本体库构建框架、方案设计可拓需求模式、方案设计可拓配置模式和方案设计可拓再设计模式进行了分析,提出了一种基于可拓本体概念的复杂产品快速设计可拓模式框架;通过将应用层、应用工具层以及环境支撑软件层相融合,建立了基于可拓设计模式的型号飞机产品快速设计可拓集成平台体系结构。研究结果表明:该可拓集成设计平台体系结构的建立,能够实现多层次、多属性、创造性、复杂性等特点的复杂产品方案设计的结构可拓配置,从而为复杂产品快速设计的顺利实施提供理论和工程应用支持。     

基于可拓挖掘的产品方案再配置方法

为了在扩大产品配置空间、争取最优解的同时,提高配置效率,快速消解领域知识耦合过程中的矛盾,提出了一种基于可拓挖掘的产品方案再配置方法.将配置方案用物元对的形式表示,通过计算不同物元对间的传导效应,将一般性的配置知识转化为传导知识;建立方案再配置过程的矛盾问题转换方式,挖掘出变换过程中配置要素之问的相互影响;定量化衡量方案变换过程的可配置程度,揭示可拓变换对产品结构、性能和功能的影响,从而对配置过程中的可变知识加以分析、提取和利用,生成能够满足设计要求的可变方案.将所提方法应用于新型油锯的配置设计,验证了该方法的有效性.     

基于可拓逻辑的产品族可配置规划研究

为更好地处理产品族可配置规划大量带有矛盾前提的知识,通过顾客需求获取、可拓变换和可拓聚类等方法来解决配置需求动态增加、配置阈值确定和冲突消解等三个问题,提出了基于可拓逻辑的产品族可配置规划模型.首先通过共轭分析法得到需求基元,建立需求与产品族结构特征之间的映射关系,利用町拓规则推理,从定性角度得到能够满足顾客需求的一系列产品.然后在需求基元图中,应用变换矩阵对需求基元加以变换,由顾客根据变换结果再次输出需求基元,与最初需求基元计算相容度,利用改进的遗传算法动态取得配置阈值来判断变换的可行性.最后,利用可拓聚类和聚类图理论实现产品族内部的稳定模块和可变模块的划分.该方法已应用于冰箱原型系统设计.     

基于公理化设计的产品方案设计可拓配置模型

针对具有多层次、多属性、创造性的产品方案设计配置,提出了一种基于公理化设计和可拓理论的复杂产品方案设计可拓配置模型。该模型通过设计实例建立复杂产品方案设计的公理化设计框架,从而对设计对象进行可拓变换、可拓数据挖掘并建立关联函数,提出了产品方案发散式可拓设计方法与蕴含式可拓设计方法,给出了产品方案设计可拓配置模型与算法实现过程。最后,通过实例对模型的有效性和可操作性进行了验证。     

基于模块可拓性的产品配置设计

为提高设计效率和设计知识的重用度,实现产品的低成本快速响应设计,提出了一种基于面向对象的配置设计方法,并对其可拓性进行了研究.形式化表达了基于面向对象的模块、产品配置和配置产品等基本概念;对应于物元模型,建立了模块模型,研究了模块的数据可拓集和模块调节的方式.在对客户需求进行分析的基础上,根据模块的可拓性,从定性的角度找到和目标特征匹配的模块,再以定量的方式实例化模块的特征值,得到模块实例,并将其组装成最终产品.最后,给出了基于模块可拓性的配置设计方法在某装配生产线的操作台架设计中的应用实例.     

一种面向大批量定制的产品可拓设计方法

分析了大批量定制模式下产品设计的研究现状,提出了面向大批量定制的产品可拓设计思想。运用物元理论对大批量定制产品模型进行了重构,建立了面向整个设计过程的统一物元模型,并通过物元变换与拓展实现产品变型设计,最后对产品进行了优度评价。实例分析证明,可拓设计不仅满足大批量定制产品的多样化需求,还大大提高了设计过程的规范化和可重用性。     

可拓知识表示及知识库系统的开发

针对现有知识表示方法在智能设计中的局限,提出了一种基于可拓模型的知识表示方法.给出了该方法的定义、语法规范和存储结构.详细论述了基于可拓知识表示的菱形求解策略.包括可拓约束图的构建、物元拓展推理、关联函数计算和条件可拓集合的生成;开发了基于可拓知识表示及菱形求解策略的知识库系统.将该系统应用于水轮机选型设计,得到了比基于规则知识库系统更合理的结果,初步证明了可拓知识表示在解决智能设计知识表示问题时的可行性.     

可拓设计理论方法综述与展望

为了针对产品创新设计中的矛盾问题寻求最佳设计方案,提出一种可拓设计理论方法,该方法集理论、实践、科学、哲学和方法论为一体,具有设计目标清晰、冲突消解过程有序、方案输出结果满意等特点。通过分析比较发明问题解决理论、基于规则/实例推理、约束松弛、协商、回溯、可拓设计等常用于产品创新设计过程中的冲突问题消解方法,论述了可拓设计方法最大的特色在于模型化、形式化、定性与定量相结合,是一种智能化处理设计对象、设计系统的现代设计方法;系统介绍了可拓学和可拓设计的形成及相互关系、可拓设计的研究方法和设计原理,对可拓设计各步骤环节的研究现状进行了综述,论述了目前存在的不足及今后的发展方向与思路;阐述了可拓设计方法及其计算机实现的策略生成系统,对几种典型的可拓设计软件系统做了简要介绍;最后对全文进行总结,展望了今后的研究目标及需要解决的研究难点。     

可拓检测技术及其应用初探

以可拓学物元理论为基础,进一步阐述了可拓检测的概念,并给出了相关的实现方法和应用实例.可拓检测技术基于可拓学矛盾转化的思想方法,是一种与传统检测技术不同的新技术.该方法的目的在于解决信息无法检测的问题及检测精度提高的问题.可拓检测技术以全新的理论为支撑,在理论和实际中都具有重要的意义.     

基于相似实例的板构件产品配置方法

为满足大批量定制生产板、框类产品的需要,分析了该类产品的相似特征,提出了板构件产品的配置模型。通过加权欧氏距离的聚类算法来计算历史实例和待求目标产品间的相似度,进而解决配置过程中相似实例的提取问题,采用配置知识库来优化配置结果,实现了基于相似实例的板构件产品配置方法。以起重机主梁产品的配置设计为例,说明了该方法的实用性。     

Robust design of configurations and parameters of adaptable products

An adaptable product can satisfy different customer requirements by changing its configuration and parameter values during the operation stage. Design of adaptable products aims at reducing the environment impact through replacement of multiple different products with single adaptable ones. Due to the complex architecture, multiple functional requirements, and changes of product configurations and parameter values in operation, impact of uncertainties to the functional performance measures needs to be considered in design of adaptable products. In this paper, a robust design approach is introduced to identify the optimal design configuration and parameters of an adaptable product whose functional performance measures are the least sensitive to uncertainties. An adaptable product in this paper is modeled by both configurations and parameters. At the configuration level, methods to model different product configuration candidates in design and different product configuration states in operation to satisfy design requirements are introduced. At the parameter level, four types of product/operating parameters and relations among these parameters are discussed. A two-level optimization approach is developed to identify the optimal design configuration and its parameter values of the adaptable product. A case study is implemented to illustrate the effectiveness of the newly developed robust adaptable design method.     

基于可拓分类挖掘的产品配置设计

基于实例推理的产品配置设计往往是在整个产品模型上,而非各个性能属性上,匹配出最相似产品并调整相应的方案解;同时,由于客户对产品内部结构、实现原理及使用环境等的不充分认识,性能需求仍存在不确定性和模糊性。鉴于此,基于可拓分类挖掘的产品配置设计方法被提出,其针对每一性能属性进行产品实例划分,当没有产品公共实例存在于各个性能的正域时,则需在结构配置与性能改进的共同约束下,选择适当实例并作相应的调整,并将静、动态分类知识共同存储于关系型数据库中。     

基于可拓理论的产品配置设计

为实现计算机支持下的产品快速响应设计,提出了一种基于物元模型和可拓理论的产品快速配置设计方法.该方法首先建立形式化表达模块和模块族的物元模型.以产品族为基础,针对具体的客户需求,利用质量功能配置瀑布式分解方法对期望产品进行层次性展开,以获得期望模块物元.基于期望模块物元,采用相似匹配算法从模块族中模糊匹配出相似存在模块,以形成产品的初步配置方案.通过解析结构建模方法,确定相似存在模块变换的结构层次.通过相似存在模块的可拓变换,得到具体的期望模块,以建立产品结构方案.最后,以堆垛机为例,验证了产品快速配置设计方法的可行性.     

面向大批量定制的电声产品设计技术研究

为了满足客户对微型电声产品的个性化需求,提高企业产品的设计效率,提出一种面向大批量定制生产、结合配置设计技术和基于实例检索技术的产品设计方法。该方法将产品设计过程分为两个阶段,首先采用基于规则的配置技术,从企业产品的通用产品结构模型按照客户要求配置出新产品结构,然后应用基于实例检索技术从产品实例库中搜索出相似的产品供用户做变型设计参考。阐述了该方法的核心概念和原理,给出了对象模型以及算法流程。与传统的设计方法相比,该技术能有效地缩短产品开发周期,满足企业大批量定制生产的需要。最后,介绍了该技术在某微型电声企业的产品创新设计系统中的应用。     

产品模块可拓变型设计方法

为更好地支持产品多样化设计,提出了一种基于功构变换的产品模块可拓变型设计方法.针对产品模块变型设计需求,采用功能-行为-结构的迭代映射方法,建立存在模块的功构分解模型.通过数学模型中功构的可拓变换与分解,建立期望模块的功构分解模型,并采用功能流和功能模型IDEF0相结合的功能建模方法,建立期望模块的功能模型;基于功能模型的约束,通过结构单元的删除和聚合,进行模块功构要素可拓变换的传导变换分析,展开期望模块功构综合与结构设计,从而实现模块的变型设计.将该方法应用于堆垛机推拉机构的变型设计,双倍程推拉机构变型为三倍程推拉机构,验证了该方法的可行性和有效性.     

面向大规模定制的产品需求建模方法研究

产品需求建模是面向大规模定制设计的关键和基础，提出了一种面向大规模定制的产品需求建模方法，论述了基于现有产品进化的产品需求建模方法和步骤。通过映射现有产品的历史数据，利用领域专家的知识建立产品需求模板，通过对以往产品设计的变异来实现产品需求分析，指出利用质量功能配置方法转化产品需求进行产品族定义的方法。     

基于可拓变换的产品性能冲突传导协调方法

针对产品性能设计中的多性能优化冲突问题,提出了一种基于可拓变换的产品性能冲突传导协调方法。利用可拓设计方法量化产品性能需求及形式化建模描述,构建多性能检索机制,确定待优化性能;在此基础上给出触发性能及其与产品结构量化映射机理,输出触发性能满足方案;结合传导协调方法,建立产品性能之间的动态传导关系,形成产品性能设计创新方案。最后以大型螺杆空压机为例,验证了该方法的可行性及有效性。