基于多方案选择的复杂产品虚拟样机决策系统

决策过程也是博弈的过程,存在很多不确定性因素,针对企业面临复杂产品的多个设计方案、如何作出决策的问题,在虚拟样机技术的基础上,建立了多方案条件下的决策分析系统的结构,并综合影响决策的企业内外部因素,给出了系统设计和实现方法及随机数据下的仿真结果.     

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。     

复杂机械系统认知不确定性量化理论和可靠性分析方法研究

1．项目简介
　　本项目针对大型复杂机械系统设计中面临的信息不精确和数据不完备情况，以某型号航空发动机为应用对象，基于可能性理论、证据理论和格论，研究复杂机械系统设计中认知不确定性的共性问题，提出了认知不确定性条件下的复杂机械系统非概率分析方法，并以此作为不确定性量化和可靠性建模的工具，研究认知不确定性条件下的敏感度分析、能度可靠性建模、可靠性信息融合和可靠性综合评估等关键问题，建立了能有效处理认知不确定性的复杂机械系统可靠性分析与设计的方法体系。     

虚拟设计中仿真优化决策的不确定性管理

有效管理虚拟设计中仿真优化决策的不确定性问题，能确保产品开发的成功几率。本文首先分析了虚拟设计中仿真模型不确定性的来源，研究总结了不确定性建模的基本方法；将虚拟产品开发过程中的决策方式分为非合作决策、顺序决策和合作决策三种；引入稳健设计哲理和工程随机变量优化设计方法，分别提出了对应的不确定管理策略；最后，通过复合材料结构设计进行了应用说明。     

CAPP中工艺决策不确定性问题研究

工艺决策是CAPP系统的核心和基础，但是大量工艺决策知识是零散的实践经验，难以形式化，形成不确定性问题。通过对工艺决策中的不确定性问题研究，应用不确定性理论，借助于人的智能，建立以零件综合信息模型为基础的决策推理策略，对解决工艺决策不确定性问题，提高CAPP的智能和工艺复用设计有实际的意义。     

复杂产品M RO协同服务链建模与不确定性分析方法

针对复杂产品维护、维修和大修(MRO)协同服务链中存在大量不确定性,其关系杂乱而不能进行有效的分析建模的问题,在分析复杂产品MRO协同服务链特点的基础上,建立了复杂产品MRO协同服务链结构模型;提出一套复杂产品MRO协同服务链不确定性建模与分析方法,从面向复杂产品MRO协同服务链结构基元和面向服务过程两个层面分析了不确定性因素的来源,定义了显性和隐性不确定性的概念,建立了层次性不确定性传播关系模型;考虑各类不确定性因素的不确定度波动范围和概率对不确定性因素敏感性的影响,提出一种两层次的复杂产品MRO协同服务链不确定性因素敏感性分析方法。案例验证表明,所提不确定性传递模型和敏感性分析方法能够支撑复杂产品MRO协同服务链不确定性的预防控制。     

考虑色彩意象不明确的产品色彩模糊优化设计

针对产品色彩设计中消费者对于色彩意象表达存在的模糊性、不确定性等问题,建立考虑色彩意象不明确的产品色彩模糊优化设计.将用户决策信息不完全明确情况下的产品色彩设计这一实际应用问题转化为一个给定解空间的最优解的模糊搜索问题,建立产品色彩的模糊设计模型;采用粒子群算法对该模型进行求解,从而得到优化的一系列产品色彩方案解:由设计用户从中进行最满意方案解的选择,由此可得到符合消费者真实意象需求与偏好的产品色彩设计方案.通过工程机械产品的色彩设计实例,验证该方法能够有效改善产品色彩智能搜索阶段所遭遇的不确定问题;与传统产品色彩智能设计方法相比,有效提高产生满意解的概率,从而提高产品色彩设计的成功率.     

考虑客户需求偏好的产品创新设计方案多属性决策评价

为了使产品创新设计方案的评价和决策过程充分考虑客户的需求偏好特征,研究了考虑客户需求偏好的产品创新设计方案多属性决策评价方法。基于对客户需求偏好的分析,提出集成Kano模型和粗糙集理论的评价指标权重确定方法,提升了指标权重确定的合理性并使客户需求偏好信息有效地反映到评价过程中。考虑到方案评价中决策信息的模糊性和不确定性,构建了基于粗数决策信息处理的产品创新设计方案多属性决策灰色关联分析模型,通过融入上述指标权重并计算各方案的粗数区间差异系数来实现产品创新设计方案的优选。以电冰箱产品创新设计方案评价决策为例,验证了所提方法的可行性和有效性。     

支持设计过程仿真的逻辑迭代结构模型及其仿真

针对现有设计结构矩阵不能完整地表达产品开发过程中存在的复杂信息迭代关系,从而造成基于该模型的开发过程仿真结果的不确定性大和开发过程时间的控制难、导致产品开发计划延误的缺陷,提出一种有利于表达产品开发过程中复杂信息迭代关系的逻辑迭代结构树模型,将过程中迭代间所具有的逻辑关联作为过程模型中的重要迭代规则,以改进传统模型中由于信息不完善而造成的过程仿真偏差;建立基于逻辑迭代结构树网的设计过程仿真模型,开发相应的设计过程仿真软件,并以摩托车制动器产品的开发过程仿真为例进行了验证.结果表明新方法能更加全面有效地表达影响产品开发进度的各种因素,减少传统方法中由于模型信息不完善产生的结果失真,进一步提高产品开发过程分析与评价的准确性,有利于提高企业产品开发计划的可实施性.     

基于智能主模型的产品结构建模与分析评估

产品智能主模型完整定义了产品的功能结构与多学科分析,通过骨架控制方法实现了从初步设计到详细设计过程的结构建模;以编写多学科分析需求为导向的工程语义知识,结合从产品数据模型到工程语义系统间的智能接口开发,形成产品研制各个阶段中的性能分析与评估,从而实现产品的面向全过程的设计。以航天工装支架车为例,验证该方法支持的面向设计过程的结构建模与分析评估的可行性.     

复杂产品结构的模块化聚类及设计迭代量计算

以汽车发动机开发为例,基于设计结构矩阵对发动机开发过程进行了建模与分析;对产品开发过程中的结构特征描述,复杂产品的实体单元之间的依赖关系的管理,系统结构的模块化聚类,以及识别和优化设计迭代等方面进行了研究;对发动机开发任务进行了模块化聚类,并运用基于定量参数的分析变换模型计算了在发动机设计过程中各个任务所引起的依赖性设计迭代总量。实际开发项目应用表明,复杂产品结构的模块化聚类及设计迭代计算能有效降低发动机产品开发决策中的复杂性。     

大型水轮机设计方案多属性灰色模糊决策模型

针对大型水轮机方案设计中属性信息的不完全性和不确定性,研究了复杂产品方案设计的决策问题,给出了基于灰色系统理论的灰区间数关联决策方法和基于模糊理论的模糊多属性决策方法的优属度的实现过程,建立了基于优属度的多属性灰色模糊决策模型.该模型综合考虑了决策过程中的灰色信息和模糊信息,通过比较设计方案与正负理想区间方案的接近程度,从整体的角度获得最优方案.最后,以大型水轮机方案设计为例,验证了该模型的有效性和可操作性.     

基于人工神经网络的机械设计过程专家系统知识库的设计与实现

机械设计作为一门复杂而具有创造性的学科，其知识具有复杂性，模糊性和不确定性，将特定的知识固定于特定的设计阶段，不仅造成知识库的冗余，同时也是不科学的，采用人工神经网络与专家系统结合的方式，实现了机械设计知识库设计知识的模糊分类，对系统的功能，结构模式，有关知识获取，网络构成及推理过程等关键问题进行了分析设计，并论证了集成系统的优势。     

面向数字孪生的智能虚拟生产线与调试系统设计

制造业正在向智能化方向转变,智能虚拟生产线已广泛应用于各种产品生产仿真过程中,用于分析实际生产线规划方案的可行性,可以极大地节约生产成本,缩短研发周期。为了解决现有的智能虚拟生产线不能真实映射物理生产线特征、设备加工过程不直观及虚拟调试操作复杂等问题,本文结合数字孪生技术对智能虚拟生产线与调试系统进行了研究,详细介绍了搭建数字孪生智能虚拟生产线和虚拟调试系统设计的关键技术,并以设计实例进行验证。实验结果表明,本文提出的设计方案能够快速实现智能虚拟生产线的设计与调试,同时方便观察智能虚拟生产线加工过程,为智能制造生产线的设计打下坚实基础。     

基于模糊评价的薄壁件产品可制造性复杂程度实现

传统的设计过程偏重于强调产品的功能性,不能适应现代产品的快速设计及制造的迫切需求。针对这一问题,提出了考虑产品可制造性的产品智能设计模型,并结合薄壁圆筒件的冲压成型可制造过程构建了其决策分析方法。分析讨论了平面制件的结构要素与工艺决策、规则形状拉伸件的结构要素与工艺决策,拉伸力和压边力的计算等关键问题,以此发展了基于模糊数学理论的冲压工艺决策中存在的不确定因素分析模型;并以一类薄壁冲压零部件的可制造性分析作为一个分析实例,确定了每一制造因素评判标准的因素等级,得到了其隶属度的函数关系。     

基于可能性的汽车驱动桥壳设计优化

针对汽车驱动桥壳的轻量化问题,考虑汽车驱动桥壳的设计、制造和使用过程中存在着多种不确定性,以板簧座附近的结构形状为参考建立优化目标函数;在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力的工况下,以应力—强度干涉理论为基础,建立了随机模糊混合不确定性下的可能性约束模型;基于可能性的设计优化流程,并采用ANSYS和MATLAB软件相结合的方式对驱动桥壳进行了优化分析,同时将基于可能性的优化结果与确定性和随机不确定性下的优化结果进行了对比分析。优化结果表明,考虑不确定时得到的设计方案相比于确定性优化的方案更加可靠性。     

机械产品概念设计:综述与展望

在机械产品开发过程中 ,概念设计是最关键、最复杂、最具综合性、决定性和和创造性的阶段 ,概念设计可以归结为两大问题 :模型问题和推理问题。模型问题包括设计过程模型、产品描述模型和系统模型等 ,推理问题包括设计方案生成推理和候选设计方案评价与决策推理等。对概念设计含义、在产品开发中的地位、模型和推理等问题进行了综述 ,在此基础上 ,给出了基于智能计算的概念设计基本框架结构     

概念结构生长型设计的力学分析

研究在概念结构生长型设计过程中,如何根据产品设计的功能要求抽取出力和速度等运动属性,并依此对产品结构进行力学计算、分析,进而对产品结构进行性能评价与生长决策,保证了产品结构的优化生长。     

面向低碳化设计的复杂装备碳排放分层递阶模型

为支持复杂装备的低碳化设计，分析了复杂装备生产过程中的碳排放环节，提出了这类碳排放的描述方法。通过追踪零部件各生产环节中的碳排放，用基础零部件的工艺过程信息来描述其碳排放信息，构建了面向生产过程的基础碳排放库。利用功能分解树映射结构形成产品结构的分层递阶划分，并通过结构的逐层搭建及碳排放信息的逐层提取，自底向上地构建了产品的碳排放分层递阶模型。重点分析了该模型在锻压机设计中的应用，搭建了锻压机低碳化设计平台，通过对产品的碳排放分层描述，准确定位各层高碳排零部件，为低碳优化设计提供实际指导。     

基于Rényi熵的不确定可靠性及其功能优化算法模型研究

产品研发过程中功能优化是一个复杂系统，往往存在大量随机且不确定性因素。不确定可靠性是解决这类问题的一个重要数学工具。引入人工智能机器学习中Rényi熵，构建基于Rényi熵的不确定可靠性产品功能优化模型及自动化计算方法。通过产品功能需求分析、认知集合转换、Rényi熵可信度分配与合成等过程，自动化迭代计算出优选功能组合。以应急救援产品为例，计算结果表明，产品功能优化算法模型能够有效抑制不确定性因素扰动，获取最优解组合，提高产品设计效率及准确性。