复杂产品工程变更传播路径动态优化

为优化复杂产品工程变更传播路径,减少零部件变更对复杂产品设计的影响,提出复杂产品工程变更传播路径动态优化方法。构建特性关联网络描述复杂产品设计结构,研究并揭示该网络中不同特性在变更时对其上、下游特性的影响机制;针对变更对上、下游特性的影响分别具有随主观变动和客观性确定的特点,设计集成上游影响特性动态优化和下游影响特性动态搜索的变更传播路径动态优化方案,从全局的角度获得对复杂产品设计影响最小的变更传播路径。通过对比分析和案例应用,验证了所提方法的准确性与适用性。     

机翼结构关联设计技术研究

复杂产品设计往往面临因产品设计变更带来的种种问题。为有效地解决该问题,通过分析现有的设计方法．总结出关联设计技术。介绍了关联设计的基本原理,并且描述出对机翼翼盒进行关联设计的基本步骤。关联设计技术是CAD技术发展到一定阶段后对设计思路提出的一种新需求。     

基于熵和改进TOPSIS集结的复杂产品工程变更方案优选技术

复杂产品工程变更方案优选是复杂产品设计制造过程中的一个关键环节。针对复杂产品工程变更的多方案优选问题,综合考虑制约工程变更的多因素、设计备选方案的多主体、评价指标的多准则以及评价方法的适用性等主、客观影响因素,构建包括质量、财务和工期等6个大项15个子项的两层优选指标体系,提出熵权法和改进的逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)集结的组合优选技术。最后以大型船舶工程变更方案优选为例,验证优选技术的有效性。研究结果可为复杂产品工程变更方案优选提供科学的决策支持依据,以大幅提升工程变更的经济性、效率和质量。     

产品方案低碳设计研究综述与展望

温室气体(GHGs)排放是全球气候问题日益严重的重要原因,成为人类社会面临的共同挑战。产品设计阶段对其生命周期的环境产生重要影响,低温室气体排放产品的设计和开发对于缓解气候变化至关重要。聚焦于产品方案低碳设计的“设计-评价-再设计”过程,围绕产品方案的低碳设计信息建模、碳足迹评估、低碳决策优化以及低碳设计工具开发四个方面,分析了其研究的现状与应用场景。针对现有产品方案低碳设计研究存在的设计信息关联难集成、清单数据动态难获取、设计信息海量难优化、设计工具分散难融合等问题,提出了产品方案低碳设计的发展愿景和研究方向：1)复杂映射关联机制下的设计信息集成建模,2)融合设计场景的碳足迹评估策略,3)低碳设计多目标、多阶段智能决策优化方法,以及4)低碳设计集成工具开发。     

基于入度演化规律的复杂产品设计变更影响分析模型

为准确分析复杂产品设计变更对设计任务的影响,提出基于入度演化规律的复杂产品设计变更影响分析模型。构建了复杂产品设计结构—任务网络模型,研究了设计变更引起的设计任务变化量与网络模型中入度变化量的映射关系;基于增长、删除及优先连接机制,构建了设计变更影响下的复杂产品设计结构—任务网络演化模型,分析了节点入度演化规律;构建了设计任务变化量与入度演化规律的关系模型,分析了变更对设计任务的影响。通过实例应用,验证了所构建模型的可行性与有效性。     

基于产品结构界面关联模型的协调设计技术

为解决复杂产品参数级的冲突定位与设计协调问题,以产品自顶向下分解过程为指导,提出了基于产品界面接口参数的继承传递和关联定义的层次化的界面关联约束网络建模方法;通过分析界面接口参数传递路径,提出了以约束传递路径分析为核心的一致性、完整性校验方法,消除了产品界面关联约束的冗余和冲突;提出了基于产品界面关联模型进行参数变更影响分析的方法,实现了参数变更传递路径、传播范围和影响程度的精细化定量分析,为产品设计冲突的定位和快速协调提供了支持.     

复杂产品设计与多学科设计优化综述

开展复杂产品(系统)设计理论和方法研究有助于提高复杂产品的设计水平,也是当前产品设计研究领域中的热点和难点.多学科设计优化(MDO)作为解决复杂产品(系统)设计难题的一种最新、最有效的理论和方法,受到越来越广泛的关注.在分析产品设计活动的基础上,论述了复杂产品(系统)的概念,分析了复杂产品及其设计的复杂性.系统研究了多学科设计优化的提出、定义、主要思想、国内外研究与应用现状、主要研究内容和关键技术等问题,讨论了国内广泛并深入开展多学科优化设计研究和应用的必要性和紧迫性.     

模块化产品设计中模块间的关联分析与解耦策略

在模块化产品设计过程中,模块之间往往存在着关联关系,使得设计更复杂,进而增加产品开发周期和成本。针对模块化产品设计中模块间的耦合关联问题,基于设计结构矩阵(DSM)表示产品零件之间的关联关系,分析模块间的相互作用,确定关联模块的主控零件和依赖零件;分析主控零件的关联传播路径,计算模块关联依赖度,确定模块的优先级顺序。然后根据产品结构及其零部件的复杂性,分析主控关联零件的影响,从模块间的关联依赖度、关联零件变更传播的影响及提高模块的适应性等几个方面,提出关联模块的解耦策略。通过起重机抓斗实例阐述了产品模块化设计关联分析过程与解耦方法。     

基于贝叶斯网络的复杂产品设计过程知识挖掘方法

为了综合分析复杂产品开发过程中影响决策的各种设计元素之间的因果关系,提出一种产品开发过程因果知识模型PDCKM,通过网络结构表达出设计变量及变量间的因果关联,用条件概率对变量因果关系强度进行定量描述。通过融合设计人员先验知识和已有产品设计数据,进行模型拓扑结构和参数学习,实现复杂产品设计过程中隐性因果关系挖掘。     

基于复杂产品设计网络Hub节点的工程变更风险传播研究

工程变更传播给工程项目的生产运作带来了风险,为了及时控制其风险,以复杂产品设计网络为切入点,构建了复杂产品设计网络节点的结构矩阵,分析了工程变更传播机理;对复杂产品设计网络中的节点进行筛选,获得Hub节点;从设计网络中的Hub节点之间的直接影响和间接影响两个角度,构建复杂产品工程变更风险分析模型;最后通过型号HFC6564-84K的船用发电机验证所提方法的合理性。     

复杂工程系统多学科设计优化集成环境研究

复杂工程系统的设计是一个多学科互相适应的系统过程,是一个多学科交叉综合设计优化的多目标决策过程。针对复杂工程系统设计过程,提出了复杂工程系统多学科设计优化集成环境模型,作为提高设计自动化的平台,给出了集成环境的体系结构和技术结构方案,定义了集成环境优化设计的流程;详细说明了工程系统多学科设计优化方法、智能产品模型两项关键技术。最后对集成环境的实施和验证做了相应的阐述。     

Acquisition and Active Navigation of Knowledge Particles throughout Product Variation Design Process

The variation design of complex products has such features as multivariate association, weak theory coupling and implicit knowledge iteration. However, present CAD soft wares are still restricted to making decisions only according to current design status in dynamic navigation which leads to the huge drain of the knowledge hidden in design process. In this paper, a method of acquisition and active navigation of knowledge particles throughout product variation design process is put forward. The multi-objective decision information model of the variation design is established via the definition of condition attribute set and decision attribute set in finite universe. The addition and retrieval of the variation semantics is achieved through bidirectional association between the transplantable structures and variation design semantics. The mapping relationships between the topology lapping geometry elements set and constraint relations set family is built by means of geometry feature analysis. The acquisition of knowledge particles is implemented by attribute reduction based on rough set theory to make multi-objective decision of variation design. The topology lapping status of transplantable substructures is known from DOF reduction. The active navigation of knowledge particles is realized through embedded event-condition-action(ECA) rules. The independent prototype system taking Alan, Charles, Ian's system(ACIS) as kernel has been developed to verify the proposed method by applying variation design of complex mechanical products. The test results demonstrate that the navigation decision basis can be successfully extended from static isolated design status to dynamic continuous design process so that it more flexibly adapts to the different designers and various variation design steps. It is of profound significance for enhancing system intelligence as well as improving design quality and efficiency.     

基于双层次DSM技术的多技术系统产品设计方法

为了解决多技术系统产品设计过程中返工迭代多的问题,提出了基于双层次DSM技术的多技术系统产品设计方法。以注塑机的系统设计为例,将多技术系统的设计信息描述成两个层次,介绍了对其进行进程优化的准则和评价标准,然后,提取关键任务,建立了这两个层次的联系,将复杂的设计任务耦合关系转化到设计过程层面。结果表明：经过优化的产品设计过程返工迭代减少,耦合关系得到简化,设计流程更加清晰明确。     

面向复杂产品协同优化的构件化分析方法研究

提出基于构件化分析技术的复杂产品协同优化设计方法。该方法以分析元作为优化的基本单元,复杂产品分析元的性能目标作为优化约束,建立分析元优化、产品优化的多层次优化模型,实现各层次对信息和资源的共享,为协调处理各种耦合和冲突,为实现复杂产品协同优化设计提供了模型映射方法。最后,以锤式破碎机主轴为具体的应用实例,充分验证该方法在复杂产品设计开发过程中的实用性和技术可行性,有效提高了企业设计开发能力。     

面向复杂产品的可重构虚拟样机技术研究

针对复杂产品基于已有知识实现快速设计问题,对产品设计、分析仿真和协同优化过程中模型和知识的重用进行了深入分析,提出了支持新产品开发的可重构虚拟样机构建方法.通过对复杂产品虚拟样机技术分析,研究了可重构虚拟样机的构建过程和建模方法,建立了可重构虚拟样机的基本类图、活动图和映射关系图;在新产品设计过程中参数驱动可重构虚拟样机模型,实现新产品的快速设计和分析及优化.最后,以锤式破碎机主轴为例,实现了可重构虚拟样机的应用,证明了该技术对复杂产品的快速设计具有重要意义.     

基于公理设计和模块关联矩阵的产品族设计耦合分析

针对产品族设计耦合问题,分析比较了其与单一产品设计耦合的异同之处,提出了一种基于公理设计和模块关联矩阵的耦合分析方法。以公理设计为指导,进行功能需求分析及类型划分;分析了产品族客户需求、功能要求、设计参数和模块之间的对应关联关系,考虑适应性设计参数的影响度并将其分为两类以确定产品族的共性和差异性;从策略层面减弱产品族设计的耦合性。从操作层面的角度,根据设计参数零部件间的综合关联关系,通过聚类重构生成几个相互之间具有较小依赖度的模块,分析设计参数间的变更传播关系,建立产品族模块关联矩阵;从模块内部的耦合和模块之间的耦合两方面探讨了关联特性。最后通过电力液压盘式制动器实例阐述了产品族设计耦合分析过程。     

Decomposition method of complex optimization model based on global sensitivity analysis

The current research of the decomposition methods of complex optimization model is mostly based on the principle of disciplines, problems or components. However, numerous coupling variables will appear among the sub-models decomposed, thereby make the efficiency of decomposed optimization low and the effect poor. Though some collaborative optimization methods are proposed to process the coupling variables, there lacks the original strategy planning to reduce the coupling degree among the decomposed sub-models when we start decomposing a complex optimization model. Therefore, this paper proposes a decomposition method based on the global sensitivity information. In this method, the complex optimization model is decomposed based on the principle of minimizing the sensitivity sum between the design functions and design variables among different sub-models. The design functions and design variables, which are sensitive to each other, will be assigned to the same sub-models as much as possible to reduce the impacts to other sub-models caused by the changing of coupling variables in one sub-model. Two different collaborative optimization models of a gear reducer are built up separately in the multidisciplinary design optimization software iSIGHT, the optimized results turned out that the decomposition method proposed in this paper has less analysis times and increases the computational efficiency by 29.6%. This new decomposition method is also successfully applied in the complex optimization problem of hydraulic excavator working devices, which shows the proposed research can reduce the mutual coupling degree between sub-models. This research proposes a decomposition method based on the global sensitivity information, which makes the linkages least among sub-models after decomposition, and provides reference for decomposing complex optimization models and has practical engineering significance.     

复杂机械产品虚拟样机多学科设计优化研究

为了以尽可能高的效率求得复杂机械产品虚拟样机尽可能优的设计方案,提出了一种将多学科设计优化方法与计算机仿真分析相结合的虚拟样机优化设计模式。通过将多学科设计优化方法应用于虚拟样机的并行设计过程,构建了虚拟样机的多学科设计优化集成平台,由多学科优化来驱动设计分析进程,形成虚拟样机集成的闭环自动迭代优化设计过程。针对汽车设计,给出了虚拟样机多学科设计优化的集成分析流程,同时利用虚拟样机的动态特性显示,直观地表现出复杂产品多学科设计优化过程中设计方案的变化。     

基于不完全互惠偏好关系的产品工业设计方案决策

为解决产品工业设计方案决策中的偏好缺失问题,引入不完全互惠偏好关系,提出了产品工业设计方案决策流程.研究了不完全互惠偏好关系的基本理论、运算法则与缺失偏好处理算法,并据此确定产品方案偏好矩阵的一致性权重,借助层次分析法获取决策者信任权重,建立共识度模型评判决策群体偏好一致性,根据不完全互惠偏好关系一致性权重和决策群体信...