面向創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計的集成建模與優(yōu)化方法研究.pdf

1、概念設(shè)計是產(chǎn)品整個設(shè)計流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本有著決定性的影響，是實現(xiàn)產(chǎn)品快速創(chuàng)新的重要階段。本文就以產(chǎn)品概念設(shè)計為基礎(chǔ)，結(jié)合多色集合層次建模理論，建立了創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計集成模型，并解決了基于集成模型的產(chǎn)品概念設(shè)計方案生成、優(yōu)選和基于多色集合數(shù)量層約束模型的產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)優(yōu)化研究。本文的研究工作和主要內(nèi)容如下：
　　一是建立面向創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計的集成模型。針對創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計的特點，對產(chǎn)品設(shè)計按照改進的功能方法樹模型進行功

2、能分解，并利用多色集合個人顏色與統(tǒng)一顏色對遞階結(jié)構(gòu)樹模型進行形式化描述；利用多色集合圍道矩陣描述模型中不同的約束關(guān)系。結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計進程中概念設(shè)計與后續(xù)參數(shù)設(shè)計的關(guān)系，將概念設(shè)計信息模型進行擴展，利用多色集合數(shù)量層圍道矩陣，處理產(chǎn)品設(shè)計中的參數(shù)約束問題，建立產(chǎn)品參數(shù)優(yōu)化約束模型。基于多色集合的分層建模理論和方法，將集成模型分別在集合層、邏輯層和數(shù)量層上表達，通過集合層的功能單元信息模型、邏輯層的功能單元關(guān)系網(wǎng)絡(luò)模型和數(shù)量層的功能單元結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)排列模型，及其相互間的映射關(guān)系，建立創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計的集成模型。
　　二是基于多色集合的概念設(shè)計方案推理。根據(jù)概念設(shè)計產(chǎn)品信息模型中邊的著色矩陣，利用不同的多色集合圍道矩陣來描述概念設(shè)計中存在的約束關(guān)系；基于多色集合中的析取和合取運算，根據(jù)多色集合推理、約束矩陣，實現(xiàn)從用戶需求到不同產(chǎn)品方案組合的推理過程，獲得可行的設(shè)計方案集。最后以隔振系統(tǒng)和機床夾具系統(tǒng)為例對概念設(shè)計建模及推理方法進行說明。
　　三是概念設(shè)計方案評價優(yōu)選。對

4、概念設(shè)計推理獲取的可行方案集進一步優(yōu)選，采用模糊理論將方案評價信息量化，利用層次分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重，提出一種基于模糊層次分析法和遺傳算法的方案優(yōu)選方法，建立方案優(yōu)選模型，通過智能算法獲取優(yōu)選方案。
　　四是基于集成模型的多目標(biāo)優(yōu)化方法研究。對產(chǎn)品設(shè)計集成模型中的數(shù)量層參數(shù)排列模型進行擴展，在數(shù)量層建立產(chǎn)品參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。針對傳統(tǒng) NSGA-II算法求解三目標(biāo)優(yōu)化問題時的不足，引入正交設(shè)計的思想，提出一種基于正交設(shè)計的NSGA