产品族模块化设计与平台配置的主从关联优化

为了在产品族设计中的模块化过程中协同考虑产品平台配置,对模块化设计和平台配置的关联优化进行研究,提出一种基于主从对策的决策机制,构建了一个0-1非线性双层规划模型,该模型体现了模块化设计为主、产品平台配置为从的主从关联关系。根据模型特点设计了一种嵌套式遗传算法和结合问题特色的染色体处理策略。将模型应用到一个汽车产品平台案例中,并将优化结果与基于单层规划的两阶段方法和集中制方法进行比较,证明了所提方法的合理可行性。     

结合供应链设计的产品族模块配置的主从优化

针对考虑供应链设计的产品族配置优化问题,根据对产品族模块配置与供应链协同优化问题的属性分析,提出一种新的设计理念,即产品族的模块配置与供应链设计是主从关联的。基于主从对策的决策机制,建立了这种关联协同优化的混合0-1非线性双层规划模型,该模型上层是整个产品族的配置优化,以顾客效用与成本之比为优化目标,决策产品族的模块配置;下层是相应生产供应链的设计优化,选择不同的模块供应商与不同产品的制造商并以整个生产供应链过程的成本最低为优化目标。针对模型为0-1混合非线性的特点,上下层分别采用遗传算法设计求解,并以一个简化的发电机产品族的例子来加以说明,结果表明所提双层模型能够有效解决产品族模块配置与供应链协同优化问题,并能得到较优的产品族配置方案。     

基于运行数据驱动反向设计的复杂装备个性化定制

不同于消费类产品侧重外观配置等的显性个性化定制,装备产品往往需要在各种复杂环境和工况下高效、节能地完成预定任务.因此,装备产品的个性化定制不仅包含显性需求,还包含与使用场景或工况和运行性能与效率等相关的隐性个性化需求,后者对于提升产品竞争力具有更为重要的意义.在分析装备产品研发和运行特点及其面临的大数据机遇基础上,提出了一种基于运行数据驱动反向设计(Data-driven inverse design,DID)的复杂装备个性化定制方法(DID-MP).首先给出了DID基本原理模型,并对比传统正向设计等方法分析了反向设计的基本特征.其次,基于传统大批量定制和运行数据驱动的反向设计,提出了一次定制和二次定制的概念,并给出了DID-MP的基本流程,阐述了反向设计目标选择、运行大数据采集、表征个性化使用环境的系统参数识别与建模,以及最优系统参数识别与前馈应用等关键技术.最后,给出了基于DID-MP的装载机变速箱模块优化定制以及动力传动控制系统定制升级的案例,并与传统设计结果对比表明DID-MP方法对于实现复杂装备个性化定制具有参考价值和意义.     

产品族配置与考虑升级的再制造设计主从关联优化

针对产品族配置与考虑升级的再制造设计协同问题,提出一种主从关联优化方法,建立了一个双层规划模型.该模型以产品族配置设计为主优化问题(主者),并以产品族的全生命周期利润最大化为目标建立上层模型;下层优化问题则是以再制造利润最大化为目标,决策如何选择产品的升级模块和再制造模块(从者).为了求解该模型,开发双层嵌套遗传算法及其相应的编码策略.最后,将该模型和求解算法应用于台式电脑产品族案例中,将所得的结果与两阶段方法进行比较,验证了其有效性及可行性,并说明了所提主从关联优化方法在解决产品族配置与考虑升级的再制造设计关联优化问题方面的优势性.     

基于物联网的制造平台

针对制造业信息化对智能化、服务化和精益化的需求,提出基于物联网的制造平台框架。基于云服务的产品协同设计系统包括基于云服务的协同设计虚拟环境、基于PLM的设计过程数字化和设计支持智能化;基于物联网的数字化制造平台采用物联网技术和设备监控技术采集数据,依托制造资源和制造能力云,对工厂内的制造资源、生产过程、物料和质量等进行集中管控。     

产品族架构设计与供应商选择的主从关联优化

针对产品族架构设计与供应商选择的关联优化问题，提出了基于主从对策的交互评价机制。根据主从决策机制建立主从关联双层规划优化模型，以产品族架构设计为主，供应商选择为从。模型上层以效用-成本比为目标，决策产品族架构设计方案。模型下层以成本为目标，决策供应商的选择。构建双层嵌套遗传算法求解模型，并添加具有产品族特色的编码处理策略。最后以客车底盘的案例对模型和遗传算法进行了验证。     

考虑企业资源配置的产品模块化规划

为满足客户多样化需求,研究了供应商等外部资源参与企业产品平台规划的问题。首先分析了客户需求、协同供应商与产品结构复杂度、品种、批量等定制化参数之间的关系,介绍了产品定制类型量化评价指标,阐述了定制化类型与产品平台、模块化之间的内在关系。介绍了跨企业产品协同的产品平台开发过程,鉴于客户需求和供应商等企业外部因素,提出了模块化产品平台规划的方法,以及基于模糊聚类分析和复合阈值进行模块划分和方案评价的方法。最后以平面铣床跨企业产品平台设计为例,验证了上述方法的有效性。     

区域企业集群中基于Web的松散联邦式PLM平台技术研究

建立基于Web的松散联邦式PLM平台,使得企业集群的设计制造工程师、客户和供应商能在整个产品生命周期中协同开发、生产和管理产品。从而达到资源优化利用,减少或消除环境污染,并大大提高企业集群的生产效益。阐述了企业集群中全生命周期设计方法及PLM集成平台技术。     

复杂产品协同研制流程信息化研究与应用

结合复杂产品多单位联合研制的特点,分析了"主承制商-供应商"研制模式下的协同研制需求,总结出工程问题沟通与反馈流程、工程数据接收流程和工程数据发放流程等业务流程。重点研究了供应商分级连接协同平台的接入方式,并对协同区和协同门户进行了规划。通过开发数据交换接口,满足了Teamcenter与Windchill系统之间交换数据的需求。     

基于模型、数据、知识的设计与制造协同框架

针对工业产品在研发制造过程中对于过程协同、数据协同、知识协同的设计与制造协同需求,构建了基于模型、数据、知识的设计与制造协同框架,给出设计与制造协同应用的顶层设计新思路。梳理了设计与制造协同过程中的模型、数据及知识资源,明确设计与制造协同的资源基础;搭建了基于系统互联平台、大数据云平台、知识协同平台、协同服务平台的网络化协同支撑平台的架构,构成企业的设计与制造协同网;设计了基于设计与制造全生命周期的协同协议,并构建了模型、数据、知识协同集成模型,给出基于模型、数据、知识的设计与制造协同应用;在某汽车变速器企业进行了应用验证,取得了良好成效,证明了框架的可行性。     

网络化制造模式下基于语义网的协同产品配置模型研究

针对网络化制造模式下协同产品配置设计的信息需求,探讨了一种基于语义网的协同产品配置模型。在该模型中提出了一种基于语义网的协同产品配置模型的体系结构,构建了基于语义网的协同产品配置设计过程模型。通过定义协同产品配置信息的语义元数据描述模型来构建统一的协同产品配置本体,并对散布于网络上的协同产品配置资源进行语义标注,使网络化制造环境下协同产品开发企业之间能够共享产品配置信息,提高分布式协同产品配置设计的信息交互效率以及协同产品开发水平。将该模型应用于某网络化协同设计平台,对模型的有效性进行了验证。     

网络制造环境下面向复杂零件的协同制造链研究

为了实现网络制造环境下制造资源的共享与优化配置，提出了面向复杂零件的协同制造链的概念，分析了协同制造链的特点。通过对某航空发动机关键零件制造过程的分析，详细论述了协同制造链的生成与演化过程，提出了一种基于蚂蚁算法的组合优化求解策略，有效地解决了协同制造链优化配置问题。最后，基于网络协同制造平台实现了协同制造链的构建与运行。     

MBD技术在航空制造业中的应用

对如何更好地利用MBD技术促进航空制造业的发展进行了探讨,提出了基于MBD技术的产品全三维数字化制造平台的建设思想。对MBD技术在产品设计、工艺设计、制造资源库建设以及车间执行中的应用进行了阐述,有助于企业打造“协同设计、精益生产”的制造模式。     

基于自适应蚁群算法的协同制造项目资源优化配置

为探索更高效的协同制造资源优化配置算法,提出了基于自适应蚁群算法的求解方法。针对零件的特定工艺线路,建立了以时间、成本和质量为目标的制造资源优化配置模型,设计了模型求解的自适应蚁群算法,并给出具体算例,验证了算法的可行性和有效性。     

集成环境下大批量定制的产品配置设计技术及其应用

提出了大批量定制的广义需求分类与多模式需求模型，给出了大批量定制的产品模块准配置与零件相似配置方法和大批量定制的功能单元配置与优化方法，结合浙江巨人电梯有限公司电梯产品的配置设计，开发了集成环境下大批量定制的产品配置集成设计系统，得到了较好的应用。     

基于网格门户的产品异地协同设计平台

为支持动态联盟环境下的产品协同设计过程,提出了基于网格门户的产品异地协同设计平台.该平台以抽象的协同设计概念模型为基础,通过开放式网格服务框架,实现联盟实体应用软件集成与设计资源共享.利用基于任务分解结构与最小成本值的调度策略,进行平台项目任务调度;采用可扩展标记语言与轻量级目录访问协议相结合的方法,实现网格资源的描述与发现;以产品开发与管理过程为导向,展示平台对横向与纵向协同设计模式的支持.最后,研究了平台开发的关键技术,并以某型飞机设计项目为例,验证了平台的功能性.     

云制造下的企业产品平台服务模式初探

产品平台技术能有效整合企业产品开发资源,在云制造下提供产品平台服务可以利用多家企业的业务优势,迅速响应动态和不可预测的市场需求,更快的生产出高质量、低成本、多样化的产品。云制造下的产品平台服务模式,包括面向产品设计仿真云服务模式、面向虚拟制造企业动态协作云服务模式和面向制造企业公共服务平台云服务模式等。同时,为支持云制造企业内部或企业间的协同产品开发工作,提出云制造下的产品平台服务执行架构。     

A task-oriented modular and agent-based collaborative design mechanism for distributed product development

The rapid expansion of enterprises makes product collaborative design （PCD） a critical issue under the distributed heterogeneous environment, but as the collaborative task of large-scale network becomes more complicated, neither unified task decomposition and allocation methodology nor Agent-based network management platform can satisfy the increasing demands. In this paper, to meet requirements of PCD for distributed product development, a collaborative design mechanism based on the thought of modularity and the Agent technology is presented. First, the top-down 4-tier process model based on task-oriented modular and Agent is constructed for PCD after analyzing the mapping relationships between requirements and functions in the collaborative design. Second, on basis of sub-task decomposition for PCD based on a mixed method, the mathematic model of task-oriented modular based on multi-objective optimization is established to maximize the module cohesion degree and minimize the module coupling degree, while considering the module executable degree as a restriction. The mathematic model is optimized and simulated by the modified PSO, and the decomposed modules are obtained. Finally, the Agent structure model for collaborative design is put forward, and the optimism matching Agents are selected by using similarity algorithm to implement different task-modules by the integrated reasoning and decision-making mechanism with the behavioral model of collaborative design Agents. With the results of experimental studies for automobile collaborative design, the feasibility and efficiency of this methodology of task-oriented modular and Agent-based collaborative design in the distributed heterogeneous environment are verified. On this basis, an integrative automobile collaborative R＆D platform is developed. This research provides an effective platform for automobile manufacturing enterprises to achieve PCD, and helps to promote product numeralization collaborative R＆D and management development.     

面向网络化制造的协同设计技术

设计了一种面向网络化制造的协同设计平台,建立了企业间产品开发的协作关系,提出了在产品开发中整合企业供应链上的制造资源、实现客户定制和企业协作的方法。通过对产品实际设计过程的特点分析,利用规划控制下的二阶段设计理论,研究了产品对象模型构造技术、工程知识表达技术和设计过程建模技术,提出了一种基于知识的协同设计方法。以成德绵区域网络化制造和应用服务供应商平台为基础,设计并实现了协同设计平台,实现了企业间的协作和基于知识的设计,并已在成德绵区域的多家企业应用。