面向机械产品的全生命周期设计系统初步开发

利用特征技术和数据库技术实现了机械产品生命周期设计（LCD）系统与CAD系统的集成,建立了零件、产品特征参数化设计所需的零件特征库,开发了特征参数化设计模块,并利用灰色GM（1,1）模型预测寿命指标。此系统能及时地根据评价的结果对设计方案进行修改,对产品寿命做出预测,避免了设计一试验一修改一再设计的重复过程,使整个的产品开发周期缩短,设计成本大大降低。本系统建立的信息模型可以用在产品的各个阶段,能够体现生命周期中有价值的信息,实现了设计分析自动化。     

基于灰色理论的机电系统全寿命小子样系统研究

描述了以机电系统全寿命序列为代表的时间序列混沌特性,分析了灰关联分析和GM模型在产品可靠性预测中可开拓贫信息的可行性,阐述了GM和BP方法在机电系统全寿命预测时的特长及缺陷,介绍了将灰色理论用于机电系统全寿命小子样系统研究取得的进展,并以3个工程实例进一步验证。旨在应用灰色理论对重大机电产品全寿命预测中的小样本开发有所突破。     

灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中的研究

考虑影响疲劳寿命因素的不确定性,应用灰色理论进行疲劳寿命预测。提出了基于线性GM(1,1)模型和非线性灰色Verhulst模型预测构件疲劳寿命的新方法。利用试验数据进行分析和计算,结果表明:基于传统Miner方法的疲劳寿命预测误差为61.4%;基于线性GM(1,1)模型的预测误差为24.1%;基于非线性灰色Verhulst模型的预测误差降低到17.5%。基于灰色模型预测的结果均偏向安全,说明灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中具有较好的预测精度和潜在的工程实用价值。     

基于灰色支持向量机的液压泵寿命预测方法

针对单方法所建液压泵寿命预测模型精度较低的缺陷,提出基于灰色理论和支持向量机的组合预测模型的液压泵寿命预测方法.该方法通过灰色累加生成操作对原始序列进行数据处理,以增强数据的规律性;运用最小最终误差预测准则确定嵌入维数,选择模型的参数;采用支持向量机进行预测,利用灰色累减生成操作还原数据,得到预测结果.选取液压油的光谱分析数据作为液压泵的寿命特征信息,采用该模型对液压泵进行寿命预测,并与灰色模型、单一支持向量机模型进行预测性能对比.结果表明,灰色支持向量机预测性能最优,精度达到99.37％,为液压泵性能评估和寿命预测提供一种更为有效的方法.     

基于不等间距灰色模型的疲劳寿命预测方法

运用不等间距灰色模型与传统Miner准则相结合的方法对结构件的疲劳寿命进行了预测。首先针对应力统计分级得出的相邻应力间距不相等的情况,构建了不等间距灰色模型,并用遗传算法优化不等间距灰色模型的背景值以保证模型的精度。其次运用不等间距灰色模型与Miner准则相结合,建立了疲劳寿命预测的灰色Miner方法。再次采用算例验证了不等间距灰色模型建模的精确性以及将不等间距灰色模型应用于疲劳寿命预测的合理性。最后将该方法应用到矿用自卸车A形架的疲劳寿命预测之中,不仅提高了A形架疲劳寿命的预测精度,而且证明了该方法对构件疲劳寿命预测的有效性。     

基于无偏灰色马尔可夫组合模型的齿轮寿命预测

针对齿轮寿命预测的难点,在原始数据基础上建立无偏灰色GM(1,1)模型,并使用残差模型对其进行修正,分析齿轮寿命的发展变化趋势,然后在无偏灰色GM(1,1)修正模型的基础上引入马尔可夫优化,提高预测精度。对预测值和真实值进行比较,齿轮寿命预测精度从87.06%提高到90.09%。结果表明,在"少数据"、"贫信息"的情况下使用该模型在一段时段内具有较好的预测精度和实用性,为齿轮的寿命预测提供一种可行的方法。     

预测腐蚀管道剩余寿命的新方法研究

针对概率统计方法预测腐蚀管道剩余寿命对数据样本要求大和预测精度低的问题,提出采用灰色预测理论对腐蚀管道进行了剩余寿命预测;针对传统GM(1,1)模型不能根据非等时距数据进行数据拟合、背景值构造误差大和新信息利用充分的问题对GM(1,1)模型进行了改进,并提出灰色预测理论对非等间隔数据处理的新方法。通过采用所建立腐蚀管道剩余寿命模型和改进GM模型对腐蚀管道剩余寿命的计算,证明了该方法的准确、简洁、可行与普适性。     

基于数据挖掘的产品质量控制建模方法

在产品质量控制过程中,按统计学观点产品已发生的故障与元器件检测筛选之间存在某种内在的关系。为了有效地发现这些关联规则,建立了质量信息挖掘模型,它包括质量灰色预测挖掘算法和质量灰色关联—关联规则挖掘算法,目标是在质量信息数据库中发现所有置信度大于预定阈值的规则及预测产品质量将来发展趋势。按此模型,建立了面向产品质量信息生成的数据仓库和数据集市,设计了质量灰色预测挖掘模型和质量灰色关联—关联规则数据挖掘流程,并用电子元器件老炼筛选和故障模式归类规律两个算例,验证了算法的合理性。     

基于微粒群算法的GM(1,1,λ)模型的机械产品寿命预测

GM(1,1)模型用于机械产品寿命的预测,不仅需要的数据量较少,而且可以节约试验费用、减少大量的试验时间.该文用差分格式将灰色模型GM(1,1)拓广为GM(1,1,λ)模型,并应用微粒群算法(PSO)求解最优的λ值,对机械产品寿命进行预测.实例计算表明,基于PSO的GM(1,1,λ)模型的优化方法优于现有的灰色预测方法.     

液压挖掘机臂杆结构疲劳寿命预测方法研究

液压挖掘机臂杆结构承受复杂的冲击载荷,其疲劳寿命存在许多不确定性因素。首先采用Miner准则,依据实验载荷谱和有限元方法对液压挖掘机工作装置寿命进行了预测。其次研究了结构疲劳寿命变化过程和灰色理论预测模型内在规律的一致性,建立了液压挖掘机工作装置疲劳寿命的灰色预测GM模型,并分别运用GM模型的两种形式--GM(1,1)线性模型及GM(1,1)幂模型对液压挖掘机工作装置进行疲劳寿命预测。分析比较Miner准则、GM(1,1)线性模型及GM(1,1)幂模型三种预测方法。结果表明,三种预测方法结果基本一致,灰色系统模型同Miner准则模型相比误差明显减小且非线性幂模型具有更高的预测精度。基于灰色理论的GM(1,1)幂模型考虑了非线性因素,更适合于液压挖掘机工作装置结构疲劳寿命预测。     

产品性能关联下绿色设计知识表达及获取方法

在大数据、网络化环境中,设计人员无法有效地利用海量的机电产品设计信息与数据来应对当前机电产品全生命周期下绿色设计需求。针对这一问题,提出了基于生命周期性能关联的绿色设计知识表达及获取方法。首先建立基于操作-产品-性能(OPP)的基本关联构型,提出面向生命周期下绿色设计需求的绿色设计知识表达,并提出该结构内各元素的规范化表达;然后利用同义词林和相似度分析对设计信息及数据进行标注处理,构建基于OPP构型的基础关联词典,提出基于绿色关联度的绿色设计知识获取方法;最后,结合机电产品中液压阀零件实例验证所提方法的有效性。研究结果可实现绿色设计知识的多层次多粒度表达和有效获取,为机电产品全生命周期绿色设计实际应用提供基础方法支撑。     

基于劣化理论的寿命周期可靠性和性能并行预计

劣化理论采用称为相邻预修周期和大修周期等劣化率的两个参量,揭示了在一定使用、维修条件下寿命周期可靠性和性能的劣化规律.根据劣化理论,发展了大型机械产品寿命周期使用可靠性和性能的并行预计方法.方法包含了最大化寿命周期可达可用度和收益率的思想,借助同类产品的使用观察,可应用于设计阶段产品有效寿命及寿命周期费用和性能参量估计,设计可靠性指标、最佳预修和大修时机确定,以及使用可靠性和性能模拟.     

基于参数化功能元的全生命周期设计

基于参数化功能元的全生命周期产品设计是利用功能元和特征作为信息单元对产品进行设计建模和模拟仿真，扩大基于特征设计范畴，为CAD用户提供一个在更高层次的功能元模型上进行设计的环境，以加快产品的设计速度，提高设计的成功率。     

面向退役机电产品全生命周期的知识图谱统一建模方法研究

针对退役机电产品逆向物流信息追溯过程中时空分散度高、质量不确定性强、跨组织信息关联度弱等问题,基于知识图谱技术构建了退役机电产品全生命周期统一数据模型。首先提出了从跨组织多源数据到知识图谱构建和应用的全生命周期统一数据建模方法,然后提出了知识图谱构建关键技术,针对知识图谱构建过程中的实体关系联合抽取问题,建立了基于分段注意力融合机制的实体关系联合抽取模型,解决了实体关系重叠问题,并在标准数据集和退役机电产品领域数据集上进行测试,取得了很好的效果,最后建立了退役机电产品全生命周期信息追溯系统。知识图谱的构建实现了退役机电产品生命周期中跨组织信息的统一数据结构,为退役机电产品逆向物流信息追溯提供了强有力的支撑。     

产品全生命周期的工艺质量模型与并行制造方法研究

提出了现代质量观念下面向产品全生命周期的工艺质量的概念，建立了统一的工艺质量模型。该模型分为5个层次，即整体工艺质量层、质量特性层、工艺质量要素层、工艺决策参数层和集成信息平台层，由8个元组组成。在此基础上，探讨了基于工艺质量模型的并行制造实施方法，包括鉴别质量特性、配置工艺质量要素、工艺质量要素自动“聚焦”与协同决策、工艺质量评价，以及工艺质量改进5个步骤，有利于保证与改进产品全生命周期中的工艺质量和产品质量。     

产品寿命周期工程设计研究

产品寿命周期工程设计是绿色产品设计的有效方法。本文在深入分析产品寿命周期全过程的基础上 ,提出了LCED的三大设计原则 ,详细描述了LCED的设计过程。通过举例详细阐述了应用公理性设计方法对寿命周期中有关技术先进性、环境协调性 ,以及经济性等信息进行处理的方法 ,并作出设计决策。     

绿色产品生命周期分析工具开发研究

通过深入分析产品及其生命周期活动的本质，提出了绿色产吕评价的生命周期模型，该模型抓住了产品及其生命周期活动的共性，增强绿色产品评价的可操作性，研制了一套绿色产品生命周期分析软件系统－GPLCAS。该软件应用IDEF0进行总体设计，使得系统功能设计简单明了，按照面向对象设计的思想，提出用功能单元类和过程类来抽象产品及其生命周期活动，实现了系统的详细设计，举例详述了GPLCAS的各大模块。     

基于局域环境的产品全生命周期评估体系研究

以产品整个生命周期中所处各局域环境为背景,从其对人类自身、生物资源、非生物资源３个方面所产生的影响出发,结合我国实际情况,建立了一套完整的ＬＣＡ评估决策体系。在此体系中以产品所处的局域环境为基础,对产品整个生命周期进行阶段性划分,从而使得整套体系具有良好的可操作性,并使所得到的各项指标具有更强的实际意义。评估体系可被应用于各类产品的环境影响评估。     

钢铁产品面向成本设计集成模型研究

为了在设计阶段降低钢铁产品的成本,将面向成本设计集成到已有的信息系统中,提出了基于全生命周期的钢铁产品集成化面向成本设计的概念,并建立了钢铁行业集成化面向成本设计模型.在设计过程中,以成本估算为核心对该模型进行阶段性估算,并向设计人员反馈产品成本信息.及时调整设计偏差,保证了设计出的产品既满足用户性能需求,又具有较好的经济性,在产品全生命周期范围内充分体现成本控制思想.给出了钢铁行业集成化面向成本设计模型的基本求解步骤,对钢铁产品设计中影响成本最大的合金原料配方设计环节建立了数学模型,并运用蚁群算法进行了优化.通过与经验数据的对比表明,优化结果不仅降低了合金原料使用成本,而且提高了产品的综合性能.     

PRODUCT DATA PREDICTION WITH UNCERTAINTY IN PRODUCT LIFE CYCLE DESIGN

Various kinds of data are used in new product design and more accurate data make the design results more reliable. Even though part of product data can be available directly from the existing similar products, there still leaves a great deal of data unavailable. This makes data prediction a valuable work. A method that can predict data of product under development based on the existing similar products is proposed. Fuzzy theory is used to deal with the uncertainties in data prediction process. The proposed method can be used in life cycle design, life cycle assessment (LCA) etc. Case study on current refrigerator is used as a demonstration example.