支持变型设计的可配置产品结构模型

根据变型设计对产品结构可配置性、可重用性和灵活性的需求,深入分析了广义产品结构和数据之间的语义关系,提出了一种将扩展与或树和装配有向图相结合的可配置产品结构模型。扩展与或树覆盖了一组变型产品的结构,建立了产品节点之间的内在语义关系和配置条件,用以支持变型产品的组成结构变型;装配有向图形式化描述装配关系和装配方向,用以表达产品结构中装配语义。在此基础上,通过可扩展属性集来描述产品结构中各节点属性及其关系,支持变型产品的参数变型与传递。最后以汽车减震器产品系列为例,说明该模型对支持快速变型设计的可行性。     

递归化产品配置设计技术研究

运用递归思想,研究了产品配置设计技术.首先定义了产品配置设计单元,并根据产品配置设计单元间的递归逻辑关系,生成了产品配置模板;其次,通过提取配置信息中的新零部件实例和规则知识,实现了配置知识的递归组织;最后在递归定义产品配置设计过程的基础上,分析了配置递归循环的层次性,拓展了产品配置设计外延,实现了递归化产品配置设计技术.该技术在大型电除尘装备的配置设计中得到了实际应用,有效地提高了产品设计效率.     

基于布局模型的液压机大规模定制设计

为实现液压机产品的大规模定制快速响应设计,提出了一种基于布局模型的产品设计方法。通过构建液压机的产品功能需求模型、运动功能模型和模块结构模型之间的映射,将得到的布局结构实例化,采用有限元和变量化方法进行布局结构的分析和优化,从而得到最优布局模型。分析得到的所有布局模型将作为产品平台的一部分加以存储,以支持产品的大规模定制设计。论述了液压机产品布局模型的拓扑结构和约束信息表达方法。最后给出了基于布局的大规模定制产品的配置和变型设计过程,该过程显示,布局模型的研究与应用可明显提高液压机类机械产品的设计效率。另外,对产品布局模型在大规模定制产品平台开发过程中进行了分析,完善和补充了大规模定制产品平台体系。     

配置产品尺寸参数修改与变型设计方法研究

在大批量定制的产品配置中,有时需要对配置模块进行变型设计或尺寸参数修改,如何快速准确地确定配置模块尺寸之间的相互影响关系,并对配置产品的尺寸参数进行快速准确的修改是配置设计准确性和配置设计效率的关键.将参数化技术和网络理论应用于大批量定制的产品配置领域,在建立产品参数化模型的基础上,建立了配置产品尺寸约束关系网络.提出了基于尺寸参数传递方法的配置产品尺寸参数修改与变型设计方法,开发了与PRO/E集成的产品变型设计模块.最后以联轴器产品为例验证了上述方法的可行性.     

考虑客户需求偏好的产品创新概念设计方案生成

为提升方案生成的准确性和客户满意度,针对传统的产品创新概念设计方案生成过程未充分考虑终端客户需求偏好的问题,提出考虑客户需求偏好的产品创新概念设计方案生成新方法。该方法运用Kano模型实现对产品创新设计各功能属性的需求偏好分类;将形态学分析的适用范围拓展到概念层,展开产品创新概念设计方案原理解的组合性分析;建立以客户需求偏好满足度、产品创新成本和产品创新度为目标的三目标优化模型,并采用改进的快速非支配排序遗传算法对该优化模型求解,得到一系列基于Pareto解集的最优产品创新概念设计方案。以电冰箱产品创新概念设计方案生成为例,验证了所提方法的可行性和有效性。     

面向产品设计任务的可配置知识组件技术

针对产品设计过程中已积累的知识不能快速服务产品设计过程的问题,引入知识组件技术并采用基于文件的过程集成方法来封装知识组件,研究了知识组件的运行过程。为降低知识组件与外部系统间以及知识组件内部对象间的耦合性,进一步提出可配置知识组件的概念。构建了可配置知识组件的整体结构,建立了其中输入参数、模板、输出参数等三类对象的元模型,研究了可配置知识组件的运行机制。可配置知识组件能够以松耦合的方式将参数、经验、规则和模板等组合在一起,快速应用于不同的设计过程。以发动机零部件空气滤清器细滤设计阶段的计算过程为例,说明了可配置知识组件的构建、运行和更新过程。     

基于自动机的可配置产品功构映射过程研究

针对现有可配置产品功能结构域映射实现方法的局限性,给出了面向配置设计的产品功构模型知识表达.根据模型层次节点功构单元间结构特征,提出了基于半环赋权自动机的单约束线结构产品功构模型功能结构域映射实现方法;按照"析取-合取"策略,运用自动机析取、同效、去冗余性等方法将多约束树型产品功构模型析取为若干相对独立的线结构产品功构模型,按单约束线结构产品功构模型映射方法求解,将所有解运用"合取"方法,实现了多约束树型产品功构模型功构映射.最后,通过在液压机配置设计功能结构映射中的应用,表明了上述方法的有效性.     

基于公理设计的产品配置建模方法及其应用研究

提出基于公理设计的产品配置建模方法,在详细讨论产品设计过程中功能-结构域间映射的基础上,将具有约束信息的功能要求定义为功能-约束集成单元,将具有特征信息的设计参数定义为结构-特征集成单元,通过建立系统数据库和结构-特征集成单元间的特征关系,构建基于结构-特征集成单元的产品配置模型。公理化设计理论的引入,使得产品配置建模更加科学化,并使设计者能在众多复杂的方案中快速做出正确的选择。最后以柴油机产品为例,建立了柴油机产品的配置模型。     

考虑RMTSS特性的产品综合设计过程规划方法

在现有过程规划技术的基础上,提出了产品性能与可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性（RMTSS）综合设计过程规划与重组的一般方法与流程。分析了RMTSS设计工作对产品设计过程的影响。考虑到综合设计任务间信息交互的特点,给出了一种多指标的信息依赖关系确定方法。针对现有撕裂算法处理RMTSS设计所带来的大规模耦合任务集的排序异常问题,提出了一种基于模糊聚类的耦合集分割算法。通过耦合集分割、撕裂与聚合的综合应用,完成耦合任务的合理排序。最后,结合电子产品板级的性能与可靠性、测试性的综合设计过程进行了分析和验证。     

面向产品服务系统的产品设计策略研究

从探讨产品服务系统的发展开始,回顾了目前国内外关于产品服务系统(Product Services System,PSS)的界定,分析了PSS的基本性质。从研究PSS的设备需求角度出发,概要地制定了面向PSS的基本设计策略。最后,通过具体的衣物清洗PSS体系的构建,分析了面向PSS洗衣机的产品设计策略。     

按单设计型复杂产品多层次配置设计方法研究

在分析按单装配型配置系统不足的基础上,提出一种按单设计型复杂产品多层次配置的设计方法.根据客户需求,基于预定义的产品族平台,针对按单设计型产品不同类型模块特点,应用不同层次的配置规则进行模块的多层次配置,并对配置结果进行校验,得到满足用户需求的产品设计方案,作为订单产品设计的基础.     

设施能力可扩展的制造/再制造物流网络多周期优化设计

为提高制造/再制造物流管理绩效,提出了合理设计制造/再制造闭环物流网络结构的方法.考虑到物流系统不同时间段设计参数的差异、资金的时间价值和物流设施的分期建设等因素,建立了设施能力可扩展的物流网络多周期优化设计的混合整数非线性规划模型.利用该模型可以确定制造/再制造混合系统中每个周期需要新建的设施位置及数量、需要扩建的设施位置及数量、扩建设施需要扩建的标准系列数最、设施运营时需要增开的标准系列数量,以及相应物流量等,同时还可以获得计划期内的系统最小总费用.为快速有效地得到设计结果,给出了求解模型的混合遗传算法,介绍了算法的实现步骤.最后通过算例,验证了模型及其算法的有效件.     

基于事物特性表的参数化产品变型设计研究

在面向大批量定制开发设计技术的基础上,提出了基于事物特性表参数化产品变型设计系统的总体框架,以Pro/E为具体应用平台,起重机大车机构为研究对象,借助SQL Server软件的表处理功能建立事物特性表,并利用VB.NET软件对Pro/E的变量表进行二次开发,再加入模块化的设计思想,实现了产品变型设计。     

基于设计结构矩阵的产品变异设计约束重建

为满足客户的个性化需求,通过改变原有变异基模型结构实现产品变异设计,将已有的移植结构单元导人实体进行移植搭接,给出了搭接后实体结构间的约束重建方法.根据内部约束关系提取出设计结构矩阵,通过调整生长关系与结构约束进行设计结构矩阵的变换,进一步利用全过程关联的设计结构矩阵引导变异设计.实现了一种面向产品变异设计的多粒度结构单元约束重建,在UG环境中利用VC6.0工具进行了二次开发,针对注塑机关键零部件给出了设计实例.     

零缺陷产品设计随机数学模型的研究

基于随机概率理论，分析了零缺陷产品设计方法的原理，给出了零缺陷产品设计的基本定义，并建立了零缺陷产品设计的随机数学模型，实例证明，采用该方法可以使产品实现质优价廉，因此，对于新产品的开发与设计具有重要的现实意义。     

基于通用物料清单的配置设计方法研究与实现

为了在配置设计中更好地支持通用机械产品研发中的创新,采用通用物料清单来表达产品族的完全产品结构,并引入类单元表示可以变化的模块.由配置类单元产生组合变型,用变型类单元处理单元自身变型,并分析了这两种变型的产生机理.基于变量配置技术建立通用物料清单的配置模型,通过分层配置,生成具体产品结构,应用装配克隆技术生成具体产品的通用物料清单,最后给出了配置设计过程和实现结果.通过在企业的应用表明,该配置设计方法可以实现基于订单的快速设计.     

基于实例推理的绿色产品配置方法研究

设计经验表明,绿色设计方法只有与现有成熟的设计方法有效融合,才能发挥应有的作用.基于实例推理的产品配置是产品配置常用方法之一,将绿色设计思想融入基于实例推理的产品配置中,分析研究了组件组成产品的绿色性能转换规则以及寻找最相似产品的方法,提出了基于实例推理的绿色产品配置方法.最后以豆浆机产品为例,对该方法进行验证.     

产品模块可拓变型设计方法

为更好地支持产品多样化设计,提出了一种基于功构变换的产品模块可拓变型设计方法.针对产品模块变型设计需求,采用功能-行为-结构的迭代映射方法,建立存在模块的功构分解模型.通过数学模型中功构的可拓变换与分解,建立期望模块的功构分解模型,并采用功能流和功能模型IDEF0相结合的功能建模方法,建立期望模块的功能模型;基于功能模型的约束,通过结构单元的删除和聚合,进行模块功构要素可拓变换的传导变换分析,展开期望模块功构综合与结构设计,从而实现模块的变型设计.将该方法应用于堆垛机推拉机构的变型设计,双倍程推拉机构变型为三倍程推拉机构,验证了该方法的可行性和有效性.     

面向产品变异设计的零件可拓物元模型研究

为满足产品变异设计的要求,提出了零件可拓物元模型结构.通过融合零件及其子结构的几何、结构关联关系、功能和语义等信息,建立了零件变异物元模型.结合可拓理论,研究了零件变异物元模型的可拓性,分析了零件变异物元模型对产品变异设计的支持情况.最后,基于零件变异物元模型,开发了产品变异设计原型系统,并以发动机曲轴零件为例,建立了零件可拓物元模型.实例证明,零件变异物元模型解决了产品变异设计引起的零件结构干涉和拓扑更新问题,为产品变异设计提供了条件.     

面向产品变型设计的模块划分方法

首先进行客户需求分析和功能分解,其次将功能映射到结构以确定结构元,通过对零部件功能和结构相关度分析,分别建立以下3个相关度矩阵——基于客户需求的零部件相关度矩阵、功能相关度矩阵和结构相关度矩阵,分配好各自的权重系数后,综合该3个矩阵建立综合相关度矩阵.由模糊聚类方法得到不同的划分方案.依据信息熵的思想,从面向产品变型设计的角度,提出以装配复杂度、客户参与变型设计复杂度、模块之间独立性与模块内部元素亲密度为优化目标,建立模块划分方案数学评价模型,从而得到较合理的划分方案.最后根据提出的3条调整准则对划分方案进行适当调整以符合实际需要.以电动双梁式桥式起重机中的桥架为例进行模块划分,验证划分方法.