基于主从关联优化的产品族参数规划方法研究

针对产品族优化设计中存在的共性与个性的相互依存、制约关系,研究面向产品族的主从关联的参数优化规划技术。建立基于灵敏度分析的产品族参数识别划分方法,根据产品族设计参数的主从关联特点,建立优化问题的双层规划模型。提出一种采用多项式响应面拟合和遗传算法相结合的混合算法实现双层规划,下层采用多项式响应面法将双层优化目标拟合成为单层优化目标,在上层实现产品族公共参数的优化,再通过上层可适应参数的松弛约束关系传递,在下层利用遗传算法实现变型产品的参数优化。以起重机卷筒组件产品族规划为例,基于所提出的主从关联优化方法,得到个性变型产品参数最优值,为起重机卷筒组件产品及类似产品的产品族优化设计提供一种方法借鉴。

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。

基于复杂网络的产品变型设计方法

在阐述当前产品变型设计原理与方法的基础上,通过对产品尺寸参数分析,研究了产品尺寸参数传递结构。将复杂网络理论应用到产品变型设计领域,构建了产品尺寸约束关系网络,研究了网络统计参数意义及尺寸参数传递方法,提出了基于尺寸参数传递方法的产品变型设计方法。利用VC++,开发出与Pro/E系统集成的变型设计模块,以联轴器装配件为例,对上述方法与系统进行了验证。

基于产品基因与物理表达的变型设计

为提供产品功能原理层的变形设计方法,结合产品基因相关概念与物理学中物理信息的表达与推理过程,提出物理单位描述的产品基因表达方法,推导了基于物理推理的产品技术系统构建过程,形成了基于产品基因与物理表达的变型设计模型。最后,借助电加热水设备的变型设计,得到新产品家用中药熬制器的设计过程,验证了所提方法的实用性与可行性。

产品级三维参数化设计系统的研究与开发

发展新产品的快速设计和制造能力是当前企业所面临的重大课题 ,其核心是如何保证“企业产品知识”的良性积累和有效再利用 .文中深入分析了现有相关技术的不足 ,提出并研究了产品级三维参数化设计技术和全息建模技术 ,在 MDT平台上进行了系统实现 .该系统已在多家企业得到深入应用 ,能够有效地满足企业对新产品快速设计和产品知识积累的需求 .

基于事物特性的可重用产品模型

企业要想在激烈的市场竞争中取胜，就必须充分利用现有的产品资源，来实现对市场需求和客户订单的快速响应．为了克服传统ＣＡＤ的不足，研究了在关系型ＣＡＤ平台支持下，基于事物特性的可重用产品模型的建模技术．以液压缸建模为实例，给出了在自顶向下的产品设计过程中，可重用产品模型中数据及其关系的形式化表达．通过在企业中的成功实践表明，该模型能够有效地表达设计关系，是产品快速、准确地进行变型的基础．

基于变型空间FBS本体映射的产品创新设计方法

借助设计知识系统提升复杂产品创新设计能力,实现满足新需求的产品新功能,是设计创新的关键。采用六元组定义产品功能—行为—结构设计知识本体模型,建立产品设计知识库。对于产品设计中由新需求引出的新功能,提出基于变型空间的功能—行为—结构本体映射获得极大一般变型功能元或者极大变型特殊功能元。采用分层递进的功能—行为—结构本体映射策略,以名称相似度搜索产品设计知识库实现产品的创新设计。基于层次分析的产品创新设计评价模型,评价基于变型空间的功能—行为—结构本体映射的产品创新设计方案。通过多绳金刚石串珠锯的产品创新设计及评价实例验证了所提方法的有效性。

基于性能满意度的产品配置与变型设计范围界定算法

提出了产品配置与变型设计分界点的概念,将产品性能与客户满意度相结合构建优化目标函数,并设计了由性能评价指数判断分界点和由性能相似度判断需变型零部件的判别方法。然后以产品性能最优为目标,设计了基于遗传算法的多目标优化求解算法,并给出了分界点判断的具体流程。最后进行了实例验证,结果表明所提出的方法能够有效解决分界点的判断问题。

配置产品尺寸参数传递方法及其应用

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是关系到配置准确性和配置效率的关键。将复杂网络理论应用于大批量定制的产品配置领域,在建立产品主结构和零件事物特性表的基础上,建立配置产品尺寸约束关系网络。利用有向网络中的连通子网搜索算法与简单路径搜索算法,提出尺寸参数在一个零件内部以及不同零件之间的传递方法,提出配置模块变型设计与配置产品尺寸修改的新方法。以联轴器产品为例,对上述方法进行验证。

支持快速变型设计的产品模型研究

根据快速变型设计的特点 ,研究了型设计的系统总体框架 ,对支持快速变型设计的产品模型进行了深入的研究。将产品模型划分为功能模型、结构模型、原理模型和制造模型 ,以使产品模型具有响应用户、支持快速变型的能力。最后详细阐述了产品原理模型的构造和应用 。

应用于快速响应设计的产品动态模型

通过分析产品模型的研究现状，论述建立适应产品快速响应设计需求的产品模型的必要性，并指出相应的产品模型应具有的特性。在此基础之上，引入产品动态模型定义，分析其子模型、子模型的多视图定义及表示方法。

结构单元的基本原理及其在产品建模中的应用

基于标准化、规范化的企业产品资源，应用事物特性技术，提出了结构单元的基本概念。讨论了结构单元的原理、层次模型及建立方法，研究了应用结构单元进行产品建模的基本思路。

CBD系统在变型设计中的应用及关键技术研究

分析了实例推理技术（ＣＢＲ）的一般过程，通过对比一般设计过程和ＣＢＲ技术，说明基于实例的设计（ＣＢＤ）系统用于产品变型设计的合理性，并研究了其中的关键技术。

应用产品建模实施快速响应设计

信息时代的到来，使得产品上市时间成为影响企业竞争力的第一要素。充分应用成熟产品资源实施变型设计对企业加快产品开发，快速响应市场和用户定单具有重要意义。变型设计是企业设计活动过程中的一种合理化要求，但是传统的基于图纸的重用方法是手工设计方法的延续，没有从根本上改变设计的落后状况，为了充分利用信息技术，提出了一种旨在加快产品开发的基于产品模型的变型设计策略，并以一个实例详细论述了产品模型的建立和组织方法。

面向大批量定制的配置产品变型设计

从配置产品创新性与重用性相结合的角度探索了在集成环境下产品变型设计的发展规律,系统地提出了面向大批量定制的配置产品变型设计理论和方法.针对配置产品的不同设计域层次,定义了一整套适用于不同抽象层次和不同类型配置模型的递归化设计方法,通过不同设计域、不同层次、不同类型配置规则的模糊推理、模糊派生、柔性聚合实现设计过程的跃升和设计信息的继承.提出了配置单元派生进化、关联进化、替换进化的一整套方法,将配置单元进化演绎的历史与配置设计过程结合起来,实现复杂配置产品方案设计的自动化、递归化和可视化.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.

基于设计模板的快速变型设计方法

传统的变型设计方法存在变型过程复杂,容易产生约束冲突的问题。针对零部件之间依赖关系复杂,设计过程需要通过交互和人工干预的形式才能完成配置与变型的问题,提出了在模板框架下的快速变型设计方法。利用模板的灵活性和信息载体功能,提出了可变型单元的概念,通过可变型单元之间建立相互关联实现对象之间的参数联动,在模板定义域范围内实现产品零部件的快速变型。以变速箱为实例,通过产品的结构变型实现产品的系列化,在同系列产品中通过几何参数的变更实现产品的多样化。

一种面向产品族的XBOM建模方法

基于产品族的设计是实现大批量定制生产的关键技术.其目标是以尽可能快的速度和尽可能低的成本为客户提供满足其个性化、多样化需求的产品.面向产品族的XBOM给出了生产过程中各BOM视图之间映射关系,保证了数据的一致性.为实现XBOM支持变型设计,本文引入产品族架构理论,建立覆盖功能域、技术域与物理域的广义XBOM,形成面向产品族的单一物料数据源;并给出了基于广义XBOM的各类型BOM的生成算法;最后介绍了相关的软件系统设计及其应用.

支持变型设计的CAD理论和方法的分析与研究

分析了变型设计对ＣＡＤ系统的要求，探讨了目前常用的支持变型设计的ＣＡＤ理论和方法及存在的缺陷，提出了一种基于装配模型的智能变型设计系统框架。

快速响应工程和快速产品设计策略

本文首先指出，在本世纪末形成全球买方市场的条件下，市场竞争的焦点已经从规模、成本、质量转移到快交货乃至快速响应。作者建议企业实施“快速响应工程”以提高综合竞争力。快速响应工程的内容，包括快速捕捉市场需求信息、快速产品设计、快速产品试制定型和快速响应制造系统等四个环节。文中简要说明这些环节的具体含义。实现快速响应的关键，是有效利用产品信息资源。文中阐明，在信息时代，产品中的信息含量越来越高，对产品交货期、质量和成本的影响越来越大。如何有效地利用产品信息资源以实现快速响应？一曰重用产品信息，二曰虚拟制造。文章的最后部分，进一步论述实现快速产品设计的策略。其要点为业务过程重组、信息资源重组和产品结构重组，即以成熟产品的变型设计实现快速响应，重组产品信息资源以支持快速变型设计，按照关系型产品模型进行信息重组和变型设计，以产品数据管理系统作为进行快速变型设计的数据平台，以基于实例推理技术作为快速变型设计的智能推理工具等。