单平台下参数化产品族设计的两阶段智能优化算法

基于对参数化产品族优化设计问题特性的分析,提出了单平台下参数化产品族的两阶段优化设计方法。针对单平台产品族优化设计的特征,给出了单平台下参数化产品族优化设计的一般数学模型,在此基础上提出了平台变量值预先设定时的产品族优化模型,给出了采用拥挤距离排序的多目标约束遗传算法（CDSMOGA）对该模型进行优化求解的过程。对单平台下平台变量值已知时的通用电动机产品族优化数学模型进行了仿真运算。对比仿真结果与国内外文献中的相关结果发现,所提出的方法能够显著改善产品族的整体性能,在参数化产品族的优化设计上是有效的。     

基于混合协同进化算法的可调节产品族优化设计

针对产品族设计中平台通用性与实例产品性能的平衡问题,在分析可调节平台产品开发特点的基础上,基于多平台产品族设计空间的二维染色体表达方式,提出了混合协同进化的产品族优化设计方法.将通用性与设计变量种群的进化分别放入主一附两个相关过程,主过程使用第二代非支配排序遗传算法求解平台通用性与产品性能的Pareto前沿,附过程使用粒子群优化算法,以并行方式搜索每个通用性等级下满足约束的产品族优化方案,避免了两类种群同步进化带来的数据扰动问题.通用性种群对设计变量种群施加约束,保证二者变量共享的一致性.通过单相异步电动机产品族优化设计实例.验证了优化方法与算法的有效性.     

参数化产品族的通用性与性能权衡评价方法

针对参数化产品族设计过程中平台通用性和派生产品性能的平衡问题,在分析产品族评价指数特征的基础上,提出基于定量指数计算的产品族方案权衡评价方法.利用产品族的设计参数、性能参数和性能目标矩阵,通过矩阵内部行向量相似度求得平台通用性指数,通过矩阵交互相似度运算求得派生产品性能指数,无需额外权重值即可对多个产品族方案进行可视化分析与评价.单相异步电动机产品族方案的评价实例,表明该指数在满足区间范围性、数据易获得性和评价结果一致性的前提下,具有可重复性和较高的分辨率,证明了评价方法的正确性和高效性.     

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.     

基于主从关联优化的产品族参数规划方法研究

针对产品族优化设计中存在的共性与个性的相互依存、制约关系,研究面向产品族的主从关联的参数优化规划技术。建立基于灵敏度分析的产品族参数识别划分方法,根据产品族设计参数的主从关联特点,建立优化问题的双层规划模型。提出一种采用多项式响应面拟合和遗传算法相结合的混合算法实现双层规划,下层采用多项式响应面法将双层优化目标拟合成为单层优化目标,在上层实现产品族公共参数的优化,再通过上层可适应参数的松弛约束关系传递,在下层利用遗传算法实现变型产品的参数优化。以起重机卷筒组件产品族规划为例,基于所提出的主从关联优化方法,得到个性变型产品参数最优值,为起重机卷筒组件产品及类似产品的产品族优化设计提供一种方法借鉴。     

基于多目标萤火虫算法的可调节产品族优化设计

在多平台可调节产品族优化设计下,针对无先验信息时产品族共性与差异性合理平衡的复杂性,提出以共性最大及平均性能损失最小的可调节产品族多目标约束优化模型。借鉴“非支配排序＋拥挤度排序”思想,对传统的萤火虫亮度比较操作及亮度更新操作方法进行改进,提出一种适用于求解多目标约束优化模型的改进型萤火虫算法;构造具有共性可变能力的双层结构人工萤火虫个体表达模式,用于求解可调节产品族优化模型。通用电动机产品族优化设计案例的仿真实验,验证了所提模型和算法的有效性。     

基于NSGA-II的产品服务系统多目标优化配置设计

为了描述产品与服务的相互作用对产品服务系统配置设计的影响,提出一种NSGA-II的产品服务系统多目标优化配置设计方法。首先,将产品模块和服务模块划分为必选和可选两种,分析了制造企业产品服务系统方案配置问题。其次,分析了方案配置过程中的约束条件,包括方案性能约束、方案成本约束、响应时间约束及模块相容相斥关系约束,建立了方案配置的多目标优化模型。然后,提出了基于NSGA-Ⅱ的模型求解算法,给出了具体的算法求解流程。最后,通过案例分析,验证所提算法的可行性。     

基于SolidWorks的锅炉壳体产品族敏捷设计研究

针对当前锅炉产品的关键部件壳体设计难度大、设计效率低等问题,提出了一种基于SolidWorks的参数化快速设计方法;建立了壳体产品族设计模板,并详细论述了关键零部件的几何建模方案和工程图的优化处理过程;最后,开发出了壳体产品族的快速设计平台,实现了壳体从结构设计、几何变形到生成产品数据文档的完整流程,极大地提高了产品的设计效率。     

基于参数树状约束的零部件族结构模型研究

为保证复杂机械产品具有良好的设计结构和高效的配置求解,提出了一种基于树状约束的零部件族结构模型。该模型以参数化的方法描述了产品结构中零部件族的特征属性域及装配结构域,并表达了零部件族成员及零部件族自身特征参数间的依赖约束关系。最后,以桥式起重机零部件族的约束建模为例,验证该零部件族结构模型的适用性。     

基于可调节参数的产品族设计多阶段方法

提出了基于可调节参数的产品族设计多阶段方法.利用产品族通用性最大化设计方案以及各变形产品单独优化设计方案中所隐含的相关设计信息,将产品族全局优化设计所要求的通用性最大和性能损失最小这样两个相互冲突的目标进行合理分解,得到了两者相平衡的多阶段方法.通过通用电机产品族实例验证了该方法的有效性.     

面向大批量定制的产品族设计技术研究

介绍了产品族与产品平台的概念和特征,分析了典型产品族的设计开发过程,提出了一种适合于大批量定制生产模式的产品族设计框架。分析并指出了目前产品族优化设计研究中的不足,提出了基于主从关联结构的层次优化设计理念以及实现这一理念的方法和模型框架,阐述了模型的学形式——模糊层次优化。     

基于核心平台的模块化产品族优化设计

分析了产品生命周期中影响零部件交互性的一系列因素。基于相似性特征给出了一种对产品族进行模块化与核心平台并行优化设计的方法。运用模拟退火算法得到了最终的产品族布局设计方案,并且从产品的生产成本角度与传统设计方法进行了比较。最后结合一种典型的机电产品,验证了文中提出方法的合理性和有效性,为面向大规模定制的产品设计理论提供了另一种数值计算和评价方法。     

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。     

基于视觉-行为-情感的产品族设计基因

为进一步探索产品族设计中关于体现品牌特征和用户情感的问题,提出基于视觉-行为-情感的产品族设计基因研究方法.在分析品牌识别的硅性因素和隐性因素基础上,提出情感设计基因、行为设计基因和视觉设计基因的概念,构建了基于视觉-行为-情感的产品族设计基因的层次模型,讨论了产品族设计基因的构造方法和循环模型,探讨了产品族设计基因、信息建模、品牌风格基冈的构建,以及产品族设计基囚与品牌风格基因的映射、评价与优化等研究方法与关键技术.以家用绣花机外形设计为例,构建了产品族设计基因,以及与晶牌风格感性意象的映射,开发了计算机辅助家用绣花机设计系统软件,包括设计DNA装配模块、设计评价模块和设计知识库模块.该系统可以实现家用绣花机造型设计的快速生成与设计评价,验证了基于视觉-行为-情感的产品族设计基因理沦体系.     

面向产品族架构的鲁棒双层优化模型

针对产品族架构中平台参数和个性化参数之间的主从特点以及产品族与产品族中各产品之间的全局与局部的设计关系,在不确定的产品设计环境下,建立了一种具有不确定系数的面向产品族架构的一主多从双层优化设计模型,并应用鲁棒优化方法将其转化为从者无关联的确定性非线性双层规划,设计了一种混合遗传算法进行求解,使产品族架构设计具有较强的鲁棒性。最后,通过桁架产品族架构设计阐述了模型的应用。     

面向在线大规模定制的产品族规模优化方法

为有效平衡在线定制产品过程中客户满意度、产品维护复杂性和维护成本之间的矛盾,指出产品族规模的确定不仅需要从工程设计和制造经济性等角度出发,还需要充分考虑客户的需求偏好和强度.从工程设计和生产制造角度定义了产品族规模,构建了基于功能配置元和零件配置元的客户需求偏好与强度分析模型.在此基础上提出了基于客户满意度的在线大规模定制产品族优化方法和优化步骤.最后,结合案例证明了该方法能有效平衡产品族维护复杂性和高成本同客户满意度之间的矛盾.     

一种面向产品族设计的二级优化方法

应用模块化和产品平台的思想是企业设计和开发产品族(系列)的重要策略。本文提出一种可用于产品族设计的二级优化方法。该优化方法将产品族设计优化分为二个层次:产品平台优化层次和专用模块的优化层次。为了提高这种优化方法的可靠性和减少计算量,在二级优化基本框架基础上引入了代理模型技术。将二级优化方法应用于桁架族优化设计算例,计算结果表明:基于代理模型的二级优化方法能成功地解决桁架族优化设计问题,具有很好的可靠性,而且能有效地减少产品族优化设计中计算量。     

面向可适应性的参数化产品平台设计

为定量评估产品平台设计的资源节约效果,基于相似度分析和聚类分析,提出了一种面向可适应性的参数化产品平台构建方法.该方法在面向多种设计需求的基础上,通过变量化分析技术,建立了产品结构的优化元模型.首先通过设计变量的灵敏度分析,确定候选的可共享的平台公共变量集;然后通过相似度计算与聚类分析重新确定公共变量在各产品中的具体数值,并进行分组,构建了产品族的多组共享参数平台.以基于产品平台的各个变型产品的可适应度阈值为约束条件,通过可适应度计算对各变型产品进行评价.最后,通过旋压切割机的设计,对该方法进行了验证.