产品可拓配置变型与进化设计技术研究

【摘要】：制造业面临市场需求的巨大变化。企业能否适应这一变化，很重要的一点就要看生产的产品能否满足客户的个性化需求。通过对产品功能需求的描述、需求分析，本文提出了产品可拓配置变型与进化设计方法与技术体系，系统地研究了产品功能需求驱动的建模方法，运用相似理论、可拓理论等，提出了面向产品配置变型的可拓产品族模型，实现产品可拓变型设计。全文体现了以功能需求为产品设计的源头和归结。本文提出的方法得到了应用验证并取得了较好的效果。 论文主要内容包括： 第一章在阐述制造企业环境发生变化与面临问题的基础上，分析了功能需求信息建模和产品配置变型设计等关键技术，着重介绍了基于配置的变型设计、基于结构替换的变型设计、基于进化的变型设计及基于相似原理的变型设计等研究现状，提出了有待进一步研究解决的问题，给出了本文主要研究内容和论文的组织结构。 第二章讨论了功能需求在产品设计与制造中的作用，阐述了产品功能需求信息的获取和建模方法。针对目前功能需求信息获取与描述方法的不足，建立了基于WEB的产品功能需求交互模型，通过对功能需求信息的模糊表达与映射，实现了模糊框架推理与基于规则的配置推理方法。 第三章对产品设计中产品模块和产品族进行定义，分析了产品族的功能以及产品族原理和产品族结构，分析了面向配置变型的设计(DFCV)的特点。在论述了产品族模型基本理论的基础上，提出了面向配置变型的产品族动态模型。 第四章提出了产品层次配置设计方法，将配置设计分为一级准配置和二级相似配置。建立配置知识的语义网络表示，通过一级准配置获得满足功能需求的产品结构组成树，二级相似配置获得组成树的相似件。提出基于物元理论构建可拓产品族并进行可拓产品配置设计的方法，拓展了传统的产品族的覆盖范围，扩大了产品配置变型设计的应用面。 第五章提出了产品配置与进化集成的方法，以结构单元为研究对象，系统论述了结构单元的分类和特征，提出了结构单元的进化运算方法，基于单元进行变结构与进化设计，以此为基础，并将进化设计结果进行关联，实现了产品的配置与进化设计的集成。提出了一种配置产品生产成本递归算法，满足对配置方案的快速选优需要。采用模糊数学方法，