基于公理化设计理论的产品配置建模方法及其在大型化工装备中的应用

结合产品配置模型信息形成的特点,提出了基于公理化设计理论的化工装备产品配置建模方法。该方法详细讨论了产品设计过程中功能-结构域间映射,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,构建了基于结构-特征集成单元的化工装备产品配置模型。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。最后以空分装备产品为例,建立了产品的配置模型。     

复杂机械产品性能意图优化研究

为解决专用装备制造业中复杂机械产品多设计参数、多设计约束、多设计目标的设计优化问题,采用一种基于Pareto最优解的多目标广义差分进化(GDE)算法.GDE算法在普通差分进化算法的基础上改进了约束条件的处理方法,利用差分进化算法模拟生物种群进化,以群体中的所有个体为对象,采用随机化技术对一个被编码的参数空间进行高效搜索,通过反复迭代搜索到多目标优化问题的近似Pareto最优解集.以高速工业平缝机勾线机构的设计为例,通过对求得的Pareto最优解集的分析,得到了高速工业平缝机勾线机构的设计特性,为设计人员今后进行高速工业平缝机勾线机构性能设计优化提供了充分的依据.     

面向大批量定制的敏捷产品可重用方法研究

提出了一系列支持大批量定制敏捷产品设计单元的可重用规则，通过设计单元自律、演变、关联与一整套规则的紧密结合，将约束规则与设计单元构造大批量定制敏捷产品的过程相对应，使大批量定制敏捷产品设计单元的可重用过程反映设计意图；最后给出了面向大批量定制的敏捷产品可重用设计算法。     

含夹杂物轴承钢中裂纹的萌生与扩展

针对轴承钢中夹杂物周围应力集中导致的疲劳剥落,建立了一种结合连续损伤力学的内聚力模型,用于模拟滚动接触循环加载下的裂纹萌生与扩展。基于内聚力模型的损伤起始准则和损伤演化规律,利用VUMAT子程序结合连续损伤力学构造了新的损伤演化方式,实现循环加载下的损伤累积,建立了基于内聚力模型的疲劳损伤累积失效模型,对含夹杂物模型的疲劳裂纹萌生与扩展进行了模拟,并研究了载荷条件和接触区摩擦因数对裂纹萌生与扩展以及疲劳寿命的影响。研究结果揭示了微观裂纹的萌生与扩展过程,为认识滚动接触疲劳提供了基础。     

集成环境下大批量定制的产品配置设计技术及其应用

提出了大批量定制的广义需求分类与多模式需求模型，给出了大批量定制的产品模块准配置与零件相似配置方法和大批量定制的功能单元配置与优化方法，结合浙江巨人电梯有限公司电梯产品的配置设计，开发了集成环境下大批量定制的产品配置集成设计系统，得到了较好的应用。     

基于连续分区与串联编码的线段裁剪新算法

提出连续分区裁剪的新思想,按不同的方式多次将平面分成不同的区域,从而简单而快速地舍弃窗外线段,避免没有必要的求交运算。2次分区后提出串联编码技术,将2次编码技术中的两次编码串联起来,继承了第1次编码所做的工作,节省了很多时间;在此基础上,3次分区中提出点对称技术,并将其应用于多次分区,取得了较好的效果。点对称技术所划分平面区域边界的斜率为0°、±45°或无穷大,适合于程序的实现,且与2次编码技术相比,可以舍弃更多的窗外线段,避免更多的求交运算。算法实现清楚地表明该算法能明显提高线段裁剪效率。     

面向维修的复杂装备模块智能聚类与优化求解技术

为解决传统维修过程中由单独的维修部门被动应对既成事实的复杂装备检修问题,同时加强其他部门对于维修活动的协同能力,在复杂装备的设计阶段引入维修相关的驱动要素和维修阶段的策略选择,提出一种面向维修的复杂装备模块化设计方法。从维修成本、维修复杂度、维修效率等方面探讨复杂装备模块化设计准则,得到各维修特性的量化计算方法,通过综合考虑约束条件建立面向维修的模块化设计模型。采用青蛙跳跃算法和细菌优化相结合的混合多目标蛙跳算法对模型进行优化求解,从而得到一系列代表模块化设计方案的Pareto最优解,并利用基于信息熵理论的Pareto优选方法获取最终的模块化设计方案。以沈阳某机床厂设计生产的GMC型精密五轴加工中心为例,运用数值仿真手段验证了该方法的有效性和可行性。     

一类制造资源的协同建模、优化与求解技术

为实现云制造环境下制造资源的全面共享、发现和匹配,提供给用户理想优质的云制造服务,在虚拟资源池构建阶段引入资源建模与聚类技术,提出一种适宜云制造模式的虚拟资源的建模与优化组合方法。采用基于可扩展标记语言数据与Web本体描述语言语义的双层模型,对云池的虚拟资源协同进行建模;建立基于服务成本、服务效率、服务质量和信誉度的多目标优化数学模型,采用协同多目标粒子群算法求解该优化问题,获得最优的虚拟制造单元。以生产实践中开发的原型系统为例,验证了所提方法能够有效提高云池虚拟资源的共享、发现和匹配性能,也验证了其在工程应用中的正确性。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

从创新性与重用性相结合的角度探索集成环境下创新产品设计概念和设计过程的发展规律,系统地提出了基于语义单元的创新产品进化设计理论和方法,深入地研究了产品运动进化设计、装配进化设计、结构进化设计和重用进化设计中的关键技术,并结合企业具体应用,将上述理论应用于实际产品开发中,取得了良好的效果。实例研究结果表明,该设计方法可使设计者更直观自然地在高层次的语义层上表达产品设计信息,实现了对计算机辅助创新设计的支持。     

基于集对分析与演化细胞学习自动机的质量——成本控制方法

为了研究不确定信息对供应商参与下的产品质量—成本控制过程的影响,基于集对分析建立了质量—成本控制的多目标贴近度优化模型。对演化细胞学习自动机算法进行适应性改进后用于求解该优化模型,并得到相对确定条件下质量—成本控制方案集合的优劣排序——基序。考虑到不确定因素的影响,利用模糊集值统计法获得差异度系数后,按照联系度对基序重新排序,进而筛选出最佳的产品质量—成本控制方案,并为每种零部件选择合理的供应商。以大型空气分离设备的质量—成本控制问题为例进行仿真计算,结果表明了所提方法的可行性与有效性。