集成自动导引车路径规划的智能制造数字化车间设备布局优化方法

智能制造数字化车间具有自动导引车(AGV)、加工设备高度集成的特点。针对智能制造数字化车间布局和AGV路径规划分开优化,使得某区域的物料搬运过于集中,导致该区域AGV搬运工作量繁重,影响AGV路径规划的问题,建立了以物流运输量最小,物料搬运时长最短以及AGV数量最少为目标的智能制造数字化车间布局和AGV路径规划集成优化模型。提出一种改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法,采用系统化布置设计法来生成部分初始种群,增加初始种群分布,防止陷入局部最优;将不等长的双链染色体与疫苗接种策略引入非支配排序遗传算法,提高了算法的寻优速度和精度;最后求解得到一组Pareto解集,供决策者优中选优。通过实例验证了所提方法的有效性。     

不确定视角下产品结构性能优化设计综述与展望

目的 复杂产品在工程装备、航空航天等我国优先发展的战略领域中扮演着不可替代的重要角色,在其结构设计过程中普遍存在着各种不确定性,导致产品结构性能很难实现最优,甚至出现重大故障。方法 针对复杂产品设计过程中的多粒度模糊不确定、随机不确定、不完备区间不确定和高维混合不确定等特点,将不确定性理论与产品结构设计过程相结合,系统地构建了不确定视角下产品结构性能优化设计理论体系,提出了多粒度模糊不确定下产品质量特性精准提取、随机不确定下产品功能结构模块化求解、不完备区间不确定下产品结构方案多属性决策、高维混合不确定下产品关键结构可靠性优化等关键技术,并指出了产品结构性能优化设计的未来发展方向。结论 此设计理论能够充分适应和利用产品设计过程的多种不确定信息,为在结构设计环节切实提升产品性能提供了有力参考。     

基于牛顿迭代混沌特性的机构综合新方法

为进一步探索混沌理论在解决实际工程问题中的应用,提出了基于牛顿迭代混沌特性的平面四杆机构运动综合问题的快速求解方法.借助计算机代数系统将平面四杆机构的综合问题归结为一元多项式方程的求解,并利用牛顿迭代法的混沌特性快速找出多项式方程的全部解,取其中的实数解代入机构综合的数学模型,即可求出其他机构参数并进行优化设计.由刚体导引的铰链四杆机构和曲柄滑块机构综合的实例证明了该方法具有简单、快速、求解过程可视等优点.     

基于多目标遗传算法的可调节变量产品族优化

为了实现可调节变量产品族的优化设计,在建立可调节变量产品族原理模型及优化模型的基础上,提出基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的产品族优化设计流程.根据产品族优化设计的数学模型,用NSGA-II算法求得多目标优化问题的Pareto集,并使用基于模糊集合理论的方法选择一个最优解.在优化设计的第一阶段中NSGA-II算法独立优化每个产品,依据设计变量的变化率确定产品平台常量集合及平台常量取值.第二阶段用NSGA-II算法优化每个实例产品的可调节变量值,在满足产品族设计要求的前提下,提高实例产品的性能.对通用电机产品族进行优化设计,并与One-Stage-Ps方法进行比较,证明了该方法在工程应用中的正确性与高效性.     

基于解析结构模型的产品模块构建及其优化

针对现有产品模块构建过程中存在的问题,通过建立产品零部件量化关联矩阵,采用扩展的解析结构模型对产品综合关联关系进行分解,形成产品初始模块.以关联矩阵为基础,给出了衡量模块聚合度、耦合度和设计需求趋同度的数值量化计算方法,并用上述指标构造了相应的优化数学模型.同时,应用成组遗传优化算法对初始模块进行优化,得到最优模块划分方案,并提供了模块接口的设计策略.最后,以电除尘器为例,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于MSRE的机械产品质量特性稳健优化设计方法

为了解决产品质量特性优化设计过程中设计参数发生变差时,最优解变为违反约束条件的不可行解的问题,对产品质量特性的稳健性和稳健性度量进行了分析,建立了基于最小灵敏域估计的产品质量特性稳健优化数学模型,提出了多目标产品质量特性稳健优化设计流程。根据该模型,采用广义差分多目标进化算法求得多目标质量特性稳健优化问题的Pareto稳健优化解集,并使用基于模糊集合理论的方法选择出最优解。在满足产品质量特性设计要求的前提下,优化产品质量特性,提高产品质量特性性能对设计参数变差的稳健性。最后,应用该方法对高速工业平缝机挑线机构进行质量特性稳健优化设计,证明了该方法在工程应用中的正确性与高效性。     

基于子图同构的可配置产品功能结构特征模板相似性获取

针对核心型定制产品功能结构特征模板及可配置产品需求实现的特点,讨论了基于事物特性表的可配置产品功能结构模型及其功能结构特征模板的形式化表达,给出了子图同构定义、属性及最大同构子图获取算法。在此基础上,提出了基于子图同构的可配置产品功能结构相似度实现算法。上述算法已在液压机YF32-3150KN系列产品功能结构特征相似性获取中得到具体应用,实践表明了该方法的有效性。     

基于灰色系统理论的质量屋中动态需求的分析与预测

针对质量功能配置中需求重要度分析方法的不足,提出了多属性决策与趋势预测集成的质量屋动态需求分析方法.通过分析需求信息的模糊性、个性化和阶段多变性等动态特征,将厌色系统理论引入需求处理过程,以数据获取、多属性决策和趋势预测为基本模块,构建了质量屋动态需求分析与预测的集成模型.将客户和市场竞争因月素调查作为数据源,完成基础数据采集,引入灰关联度分析方法,进行客户需求和技术需求重要度分析,运用GM(1,1)模型获取需求重要度的近期发展趋势知识,实现质量功能配置中需求信息的采集、分析和预测.最后,以大型空分成套装备的需求分析为例,验证了该方法的可行性和有效性.     

面向多学科设计的多域递归制造服务资源组建方法

针对云制造模式下云制造设计服务、云制造加工服务数量庞大,缺少高效的云制造虚拟服务资源组建管理方法,导致云制造虚拟服务资源缺乏有效管理和控制的问题,在综合考虑云制造虚拟服务资源特点的基础上,提出基于多域的云制造服务资源建模方法。通过云制造服务资源—行为—特征多域模型,建立基于多域递归的云制造虚拟服务资源组建方法,给出了相应的云制造虚拟服务资源谱库架构,为制造云中的终端用户提供了高效率、低成本和可重用的虚拟服务资源组建技术。实验结果分析表明,该方法能够有效提高云制造模式下满足云制造资源需求的虚拟服务资源组建效率性能,并验证了其在工程应用中的正确性与高效性。     

基于基因模型的机构变异方案设计

针对传统机构变异的复杂性,分析了生物基因遗传和变异的机理与机构变异的相似性,总结出由遗传特征、变异特征和联结特征集等特征组成的构件、运动副基因表达式和由构件特征矩阵、运动副特征矩阵和联结关系矩阵等3个矩阵组成的机构基因表达式,并根据机构基因表达式建立了机构的基因模型.为保留机构遗传特征归纳出机构基因变异的3条变异法则,模仿生物的基因突变根据变异法则规定了6种对机构基因模型的变异运算,即自发变异、极端变异、互换变异、反向变异、重组变异和杂交变异等.利用机构的基因模型对由平面六杆机构、平面四杆机构和棘轮机构等组成的原机构进行基因变异运算获得2种变异机构,对基于基因模型的机构变异方案设计的步骤进行了说明,证明了该设计的可行性.