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基于马尔科夫过程的复杂产品模块演化分析

汪玉秀  
【摘要】:由于复杂产品开发设计、制造和使用的周期较长,其生命周期内零部件数据量巨大,状态时刻发生变化。因而,在全生命周期内,目前迫切需要解决的问题是对复杂产品的产品平台及个性化实例进行管理,对在整个生命周期内的唯一性、准确性、完整性和可追溯性进行保证。在系统思想指导下,在复杂产品的全生命周期内,本文运用马尔科夫过程对产品主结构及产品实例的演化进行研究,构建反映复杂产品主结构状态变化的马尔科夫过程模型及提出基于马尔科夫过程的模块演化定量分析方法。从而对复杂产品主结构、模块及其零部件优化进行科学指导,进而对它们进行有效地控制。本文主要研究内容如下:(1)在全生命周期内,对复杂产品的产品主结构及其个性化实例演化规律进行研究。在全生命周期内,复杂产品整个产品族的数据一直处于不断演化的状态,其演化过程包括横向的产品族演化及纵向的产品实例演化。(2)对复杂产品的产品主结构状态变化及马尔科夫过程模型构建技术进行研究。根据复杂产品主结构中各模块的层次结构和隶属关系,建立复杂产品主结构的状态空间,此复杂产品状态空间是按照产品主结构的层次关系进行展开的,其子空间是此模块的各子模块所组成的状态空间。(3)对基于马尔科夫过程的复杂产品组成模块演化进行研究。利用随机过程理论——马尔科夫过程,构建复杂产品主结构的状态空间S,结合历史数据、专家意见和市场调研等,分析计算各组成模块初始概率S(t)和一阶转移概率矩阵P(1),从而预测状态t+1时刻各模块组成概率S(t+1),为复杂产品主结构模块演化提供定量依据,为产品生命周期后期的生产、制造和服务等阶段准备工作提供依据。(4)应用验证研究。在理论研究的基础上,开发适合复杂产品的模块和零部件演化分析原型系统,并以工业汽轮机产品为例,验证上述研究方法的正确性和先进性。


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