客户需求驱动的产品协同定制系统

客户需求作为产品设计的输入,也是进行产品设计的最终目的.大批量定制更是以客户需求为中心,准确、快速地获取客户需求是大批量定制的关键.通过分析客户需求特点和提高客户满意度的途径,建立客户需求驱动的协同定制系统,实现了客户、企业和供应商之间的集成和协同.以需求模板为基础,建立客户需求参数、产品功能参数到产品结构参数的映射关系.在准确获取客户需求的同时,使客户参与到产品的设计、生产过程之中,从而获得客户高满意度的产品.     

基于灰关联理论的产品概念设计需求映射研究

在计算机辅助设计大量使用的产品设计中,从顾客需求到产品功能和技术的转化仍凭借设计人员来完成.设计人员的经验与流动性在很大程度上影响了产品设计的进度与有效性.文中针对此问题,基于灰关联理论提出演进式推理模型.该模型在已经建立的产品设计知识库中搜索,通过计算知识库中实例与新产品需求的灰色关联度,筛选出相似实例,从被选的实例中调出从需求到功能的映射信息,最终自动获取机械产品概念设计的需求一功能映射.并通过设计实例对该模型进行了验证和说明.     

不确定客户需求驱动的相似实例提取方法研究

针对大规模定制背景下的产品选型设计,从不确定性客户需求出发,建立了集基于关联规则的合理性判别、基于三角模糊数的语义量化处理、基于主成分分析的冗余信息约简和基于层次分析法的权重值分配的客户需求智能化处理模型;通过欧氏距离计算产品相似度和K近邻分类算法在实例库中检索出最能满足客户需求的产品实例,该实例所对应的设计参数即为定制产品设计参数;最后以某工程机械公司平地机为例,对以上相似实例提取方法进行了验证,结果表明,该方法能实现个性化不确定客户需求到定制产品设计参数的映射,有效提高了后续产品配置设计的成功率。     

基于关联网络的设计质量特性波动溯源分析

追本溯源为质量问题纠正的前提,为实现产品设计过程中质量问题的源头追踪,基于产品设计质量特性的关联关系和波动传播机制,提出了设计质量特性波动溯源分析方法。首先,提出了基于矩阵运算的多领域关联信息的统一建模方法,以产品的设计规则和装配关系为基础关联信息,建立了设计质量特性局部关联矩阵,并通过矩阵运算得到设计质量特性全局关联矩阵,进而映射为设计质量特性全局关联网络,建立了完整的、可追溯的设计质量特性关联模型;然后,提出了波动影响的量化分析方法,建立了节点的波动度量化模型和关联边的波动传播强度量化规则,基于此可对不同关联传播形态的波动传播进行风险量化评估;在上述研究的基础上,通过对质量问题-问题原因-设计质量特性多层网络进行分析,得到针对某一特定质量问题的象设计质量特性,对设计质量特性关联网络进行上游广度优先搜索,并进行设计质量特性波动诊断,得到源波动设计质量特性及其波动路径,对波动路径的波动传播风险进行量化分析即可得到最终溯源结果。最后,通过起重机卷筒变形实例验证了该方法的有效性;结果表明,相较于其他算法,该方法在准确性以及算法效率和成本的平衡方面更具有优势。     

基于设计情境与脑机反馈融合的产品设计知识需求感知技术

针对产品设计知识主动推送过程中设计人员的知识需求难以自动获取的问题,提出了一种基于设计情境与脑机反馈融合的产品设计知识需求感知方法。设计情境与脑机反馈融合构建知识需求感知框架,由动态变化的设计活动信息驱动生成设计情境实例序列,基于脑机反馈构建设计知识需求域。根据设计任务分解与产品结构的映射关系建立知识需求锚点,以设计情景激活知识需求锚点的方式动态关联当前设计内容,采用加权贝叶斯方法实现设计知识需求类型识别,并在数控机床数字化设计中对提出的需求感知方法进行了应用验证。     

面向客户需求基于灰色粗糙模型的产品配置研究

为解决产品配置中客户需求信息的模糊性、不规范性等问题,提出了基于灰色粗糙集模型的客户需求分析技术。该方法建立在产品配置参数表的基础上,通过产品配置参数映射来获取全面的客户需求信息。利用灰色粗糙集关联算法来量化客户需求的信息内容,实现客户需求与配置参数表的映射关系,客观有效地获取并转换了客户需求,提高了产品配置效率,并通过实例说明该方法的可行性。     

基于设计结构矩阵的产品多域需求表达合理性研究

需求节点之间存在约束关系及时序关联,造成需求节点矛盾冲突,为此,提出一种基于设计结构矩阵(DSM)的客户需求表达方法。该方法通过建立客户需求模板、建立约束规则、优化客户需求表达过程DSM、进行约束检验、计算需求合理度5个步骤,实现产品需求的多域协同,为需求节点时序合理性及需求表达合理性提供量化判定依据。最后以AGV小车为例说明方法的实用性。     

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.     

基于公理设计和设计关联矩阵的产品平台设计新方法

产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键。以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分析设计参数与各类功能要求之间的影响,构建产品设计关联矩阵,利用可拓聚类算法对设计关联矩阵进行聚类运算,将实现产品族基本功能要求的模块定义为公用模块;在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择公共平台参数,利用聚类分析以规划它们在产品平台中的共享策略。通过电力液压块式制动器产品族的平台设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于约束网络的高速列车车体关联设计技术研究

针对现有高速列车车体缺乏对多样化、个性化需求快速响应设计方法的研究,采用Top-down设计思想,提出一种基于约束网络的高速列车车体关联设计方法。通过关联设计实现装配信息变更影响在车体多层级骨架模型中自顶向下自动传递,并建立约束网络模型关联产品功能、性能、结构等多域特征信息,实现需求驱动的高速列车车体快速设计。以某车体侧墙模块设计为例,验证了该方法不但实现需求驱动的车体快速设计,而且通过建立显式的多域特征信息影响传播机制,保证多域特征参数变更设计的正确性。     

基于PageRank的产品方案设计SysML模型关键要素提取方法

历史设计结果里的关键设计要素对于新的产品设计具有重要参考价值。针对产品方案设计结果包含元素多、元素间关系交错复杂,导致的难以提取其中关键要素的问题,借鉴互联网网页排名算法PageRank的核心思想提出了一种关键要素提取方法(Key Elements Extraction with PageRank,KEERank),将产品SysML模型中的模型元素作为网络节点,将模型元素间的关系作为网络节点间的关联,首先基于模型元素间的关系强度将产品SysML模型转换为有向加权图,然后利用考虑权值的PageRank算法评价加权图中每个节点的重要性,最后通过重要性阈值筛选模型元素中的关键要素并获取关键要素间的关联关系。以液压缸SysML模型中的关键要素提取为例对方法进行了验证。     

多源约束面形再设计复杂曲面零件显式关联模型

高性能复杂曲面零件加工过程中,不仅要满足一定的几何精度,更要保证其性能指标,零件性能与几何、物理等参量密切相关,因此零件曲面最终面形受几何、物理、性能等多源约束,加工难度大,现有的加工方法已无法满足要求,迫切需求按照零件性能进行加工的新方法。针对复杂曲面零件的性能特点和制造工艺要求,提出一种将复杂曲面零件分为多源约束面形再设计类和几何约束面形唯一类两种复杂曲面零件的新分类方法。建立面形再设计复杂曲面零件的性能与多源约束间的关联模型,提出性能相伴曲面的多源约束再设计方法,揭示性能与多源约束间的关联关系。结合典型面形再设计类复杂曲面零件工艺特点,建立明确的性能与多源约束间的关联模型,并对其性能相伴曲面的关联模型进行求解,得到再设计类复杂曲面显式模型中性能相伴曲面与关联去除量之间的映射关系。基于多源约束面形再设计类曲面的分类特点,建立了显式关联模型,提出了性能相伴曲面对应的关联去除量的求解方法,并已在典型零件天线罩、共底构件、喷管加工中进行了工程应用,提高了加工精度与效率。     

[数据驱动的产品设计]基于复杂网络的专利数据驱动的产品创新设计

为了解决已有专利辅助产品设计研究方面存在的问题,提出了基于复杂网络的专利数据驱动产品创新设计方法。通过构建专利分类号共现网络,结合网络度中心性算法对分类号节点重要性进行评价,找出关键分类号。对分类号相关专利进行分析,并抽取原理知识,利用形态学矩阵构建功能原理映射关系,结合频繁子图中的apriori关联规则算法计算原理组合的支持度,以获取最佳组合方案,同时利用组合方案相关专利提取结构关键词,建立专利结构网络,结合结构洞挖掘关键元件,并开展产品创新设计。以卫浴花洒作为研究实例,找出混合其他物质功能作为设计需求,通过挖掘相关专利的原理,发明了一款带有可调节功能的新型混合花洒,验证该方法的有效性。     

面向概念设计的功能需求获取机制研究

为保证快速开发出符合用户需求的产品,首先,对用户需求进行采集,采用熵处理法对需求进行评价;其次,通过领域专家对用户需求与功能需求的映射关系进行评估,从而建立两者之间的关系矩阵;再次,以产品设计知识库为基础,进行产品成熟度和演化路线的分析,最终得到需求获取机制,在将用户需求向具体产品设计参数转化的过程中充分考虑了企业研发能力及资源的影响,从而获得了满足用户需求、成本低和市场竞争力强的产品。最后,通过实例验证了该方法的合理性。     

基于复杂网络的专利数据驱动的产品创新设计

为了解决已有专利辅助产品设计研究方面存在的问题,提出了基于复杂网络的专利数据驱动产品创新设计方法。通过构建专利分类号共现网络,结合网络度中心性算法对分类号节点重要性进行评价,找出关键分类号。对分类号相关专利进行分析,并抽取原理知识,利用形态学矩阵构建功能-原理映射关系,结合频繁子图中的apriori关联规则算法计算原理组合的支持度,以获取最佳组合方案,同时利用组合方案相关专利提取结构关键词,建立专利结构网络,结合结构洞挖掘关键元件,并开展产品创新设计。以卫浴花洒作为研究实例,找出混合其他物质功能作为设计需求,通过挖掘相关专利的原理,发明了一款带有可调节功能的新型混合花洒,验证该方法的有效性。     

基于用户需求分类的同步多产品设计方法

针对模糊聚类分析法在大规模定制中处理用户需求时,忽略用户需求与产品质量特性之间联系的问题,提出了基于Kano模型用户需求分类的同步多产品设计方法.通过Kano模型对用户需求进行分类,将用户需求按不同需求类别和需求权重重组成多类具有不同功能属性的产品需求组,再利用质量功能展开来实现用户需求的转换,使产品设计过程从需求空间向设计空间映射,实现同时对多类产品进行设计.以洗衣机的产品设计实例演示了该设计方法.     

基于Web的产品配置设计

论文主要研究在分布式网络环境下规模定制产品设计中的产品配置设计问题.通过探讨规模定制中产品配置的概念、功能及其实现方法,明确了产品规模定制设计中产品配置的实现机制,即产品配置原理、产品配置器的设计等;提出通过基于Web的产品配置器的开发,同时根据具体应用对象开发相应的零部件分类模型库,实现基于Web的产品配置设计,从而加快对客户需求的响应速度;另外,对基于Web的产品配置设计过程中的版本管理问题进行了探讨;并结合企业实际需求给出具体的实现方法.     

煤矿机械面向大批量定制的产品配置设计

结合某煤矿机械有限公司采煤机实施大批量定制生产的实际情况,基于大批量定制产品设计的理论及特点,在建立采煤机产品族结构模型的基础上,通过对产品族规则约束和配置方式的研究,基于规则约束提出一种结合产品编码的采煤机配置方法,实现采煤机按客户需求进行快速变型设计的目的.     

汽车外形设计的基因网络模型

为解决汽车外形设计中设计参数组合爆炸和设计参数与意象目标之间复杂映射关系两个问题,基于产品基因网络的基本思想,以设计参数和意象目标为节点、节点间的相关性为边,建立汽车外形的基因网络模型。该模型表达了汽车外形的设计参数和意象目标两个集合的内部关联。按照节点的敏感性和度数大小对节点进行分类,筛选出关键节点和节点集团,辅助设计师进行决策。基于106个汽车外形参数建立了146款常用车型的三维参数模型,对参数间的相关性进行了计算分析,并面向20个意象目标开展了意象评价实验,利用实验数据建立了汽车外形的基因网络模型。基于不同的样本重复汽车外形基因网络的建模过程,通过比较论证了网络模型的存在性与稳定性。     

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。