产品族优化设计的二维模型及相关方法研究

天津大学硕士学位论文产品族优化设计的二维模型及相关方法研究姓名：张德超申请学位级别：硕士专业：管理科学与工程指导教师：杜纲20080501产品族优化设计的二维模型及相关方法研究作者：张德超学位授予单位：天津大学相似文献(10条)1.期刊论文丁力平.冯毅雄.谭建荣.李中凯.DINGLi-ping.FENGYi-xiong.TANJian-rong.LIZhong-kai基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计-计算机集成制造系统2010,16(6)针对设计参数随机波动引起的产品族性能稳健问题,提出了一种基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计方法.以区间型设计参数的稳健设计为研究对象,为度量设计的稳健性,提出了性能稳健指数概念和计算方法.在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择平台参数,使用模糊C均值算法对性能变化进行聚类以确定平台参数的共享策略.最后以性能稳健指数作为约束条件的判据,构建了稳健优化模型,提高了实例产品的稳健性.通过通用电机产品族的稳健优化设计实例,验证了该方法的有效性和可行性.2.期刊论文李中凯.谭建荣.冯毅雄.高一聪.LIZhong-kai.TANJian-tong.FENGYi-xiong.GAOYi-cong基于混合协同进化算法的可调节产品族优化设计-计算机集成制造系统2008,14(8)针对产品族设计中平台通用性与实例产品性能的平衡问题,在分析可调节平台产品开发特点的基础上,基于多平台产品族设计空间的二维染色体表达方式,提出了混合协同进化的产品族优化设计方法.将通用性与设计变量种群的进化分别放入主一附两个相关过程,主过程使用第二代非支配排序遗传算法求解平台通用性与产品性能的Pareto前沿,附过程使用粒子群优化算法,以并行方式搜索每个通用性等级下满足约束的产品族优化方案,避免了两类种群同步进化带来的数据扰动问题.通用性种群对设计变量种群施加约束,保证二者变量共享的一致性.通过单相异步电动机产品族优化设计实例.验证了优化方法与算法的有效性.3.学位论文李喆面向产品族协同优化设计的模糊层次优化模型与方法研究2006产品族设计是大规模定制中的关键问题。以往的研究，对于产品族主要功能参数及其关联的从属功能参数的设计多采取各自独立的方式而忽略其间的主从关联关系，缺乏对各功能参数的协同设计的研究，特别是具有模糊参数的情形。模糊多层次优化问题由于其广泛的实际应用背景而成为近年来研究的热点，但由于其求解的难度而主要停留在理论层面。本文针对这一现实背景，对面向产品族协同优化设计的模糊双层规划模型与方法进行了系统的研究，主要工作如下：第一，基于对目前产品族参数设计的研究综述，分析并指出了研究中的不足；提出了基于主从关联结构的产品族协同优化设计的理念，将具有主从结构的产品族协同优化设计问题分为两类：全局一局部协同优化和关键-从属协同优化。第二，对于全局-局部协同优化和关键-从属协同优化两类问题，研究了其概念模型和数学模型建立的全过程，建立了包括市场需求分析、产品族架构、功能指标确定、柔性与模糊性分析等的分析模型和数学模型，探讨了大规模定制下的定制参数、平台参数、产品平台、产品族等的规划设计方法。第三，研究了模型的解析型算法，分别针对具有模糊目标与模糊约束的模糊双层规划以及具有模糊系数的模糊双层规划模型构建了求解方法，并给出产品族设计的数值算例验证了其可行性。第四，研究了模型的智能型算法，分别建立了基于遗传算法和粒子群算法的模糊双层规划求解方法，给出了数值算例。第五，将所研究的模型和方法应用于具有模糊参数的机械产品族优化设计，建立了产品族协同优化设计的模糊双层规划模型。4.期刊论文王海军.王吉军.孙宝元.刘志峰.魏小鹏.WANGHai-jun.WANGJi-jun.SUNBao-yuan.LIUZhi-feng.WeiXiao-peng基于核心平台的模块化产品族优化设计-计算机集成制造系统2005,11(2)分析了产品生命周期中影响零部件交互性的一系列因素.基于相似性特征给出了一种对产品族进行模块化与核心平台并行优化设计的方法.运用模拟退火算法得到了最终的产品族布局设计方案,并且从产品的生产成本角度与传统设计方法进行了比较.最后结合一种典型的机电产品,验证了文中提出方法的合理性和有效性,为面向大规模定制的产品设计理论提供了另一种数值计算和评价方法.5.学位论文白桦面向产品族的大型铣齿机模块化产品平台设计与优化研究2008为了提高产品对用户需求的适应性，提高产品的质量、使产品更具有竞争力。本文将模块化平台设计方法与可适应设计的思想引入到齿轮机床产品的设计中，讨论了模块化设计原理和方法在大型铣齿机设计中的具体应用，阐述了铣齿机的模块化产品平台的设计过程，在对铣齿机进行了功能分析、模块划分、产品族设计的基础上对铣齿机模块化产品平台进行构建和多级优化设计。本文主要的研究内容包括：1）对铣齿机的需求及其设计技术研究现状进行综述，阐述了模块化设计与可适应设计的基本概念及其相关技术的研究现状，提出了本课题的研究内容。2）对铣齿机模块化产品平台的构建原理进行研究，研究了铣齿机需求分析的一般方法，进而对其模块化产品平台的规律与方法进行了探讨，并且对铣齿机产品结构优化设计的一般数学模型进行介绍。3）在对铣齿机进行需求分析，对市场现有产品调查的统计基础之上，利用相似度计算和聚类分析相关方法对产品平台进行初步设计。将铣齿机按功能原理进行建模，并对其功能分解，将铣齿机模块化。通过模块选取与重新组合，构建铣齿机的模块化产品平台。4）在对铣齿机铣削力进行计算的基础上，利用有限元软件ANSYS对铣齿机的静、动态性能进行分析，找出其中的薄弱环节，为后面的优化打下基础。5）为实现铣齿机的优化设计，将多级优化和灵敏度分析用于铣齿机各主要模块以及整机的优化设计，最后对优化结果进行综合评价。6）介绍齿轮加工机床模块化软件原型系统，对齿轮机床模块化产品平台的模块库进行初步设计，并针对内齿铣齿机创建其模块数据库。6.期刊论文李喆.贾荣林.LiZhe.JiaRonglin大规模定制产品族协同优化设计中的设计管理-饰2009,(2)产品族设计是大规模定制中的核心内容,其基本思想是以产品平台战略为指导,针对细分市场中不同客户群的需求,进行产品平台和基于产品平台的相关系列产品设计,以低成本和快速开发周期满足客户的个性化需求.而作为连接设计与管理之间的桥梁、集设计与管理于一身的设计管理,众望所归,逐步凸显其重要性,成为企业发展的加速器.7.学位论文王存模糊双层优化方法及其应用研究2003模糊多层次优化问题由于其广泛的实际应用背景而成为近年来研究的热点.模糊双层优化问题作为模糊多层次优化问题的最基础形式,具有代表性,是模糊多层优化问题研究的最基本内容.目前对模糊双层优化问题进行的深入系统研究还比较少,而且主要是对某一类特殊的模糊双层优化模型提出相应的算法,模型的模糊性主要表现在具有模糊系数的情形.该文对国内外有关模糊规划和层次规划问题的研究文献作了深入的调研,跟踪其最新研究成果,根据模糊规划和层次规划的通常分类方法,将模糊双层优化问题分为具有模糊目标/模糊约束的一主一从和一主多从双层规划问题、具有模糊系数的一主一从和一主多从双层规划问题.对于具有模糊目标/模糊约束的一主一从双层规划问题,对具有模糊约束的一主一从双层规划问题运用参数规划法将其转化为确定性的双层规划问题;对具有模糊目标和模糊约束的一主一从双层规划问题研究了两种算法,其一是利用K-T条件将下层决策问题转化为上层决策问题的约束进行直接求解,其二是利用满意度的概念,在上下层决策者提出期望满意度的初级上进行迭代运算得到上下层均较满意的解.对于具有模糊系数的一主一从双层规划问题,对约束具有模糊系数的一主一从双层规划问题利用已有的约束满意度的思想将其转化为确定的参数双层规划模型;对于目标具有模糊系数的一主一从双层规划问题和约束和目标均具有模糊系数的一主一从双层规划问题利用K-T条件和满意度迭代法进行求解.对于一主多从的模糊双层规划问题,对具有模糊目标/模糊约束的一主多从下层决策无关联规划问题利用K-T条件转化为单层规划问题;对具有模糊系数的一主多从下层决策有关联规划问题定义了模糊满意解的概念,并利用基于模糊模拟的遗传算法进行求解.最后,对模糊双层规划问题进行了应用研究——产品族协同优化设计.研究了具有模糊系数的产品族协同优化设计模型和具有模糊目标的通用电机的产品族优化设计,所用的模糊双层规划模型分别为约束和函数均具有模糊系数的一主一从双层规划问题和具有模糊目标的一主多从双层无关联规划问题.8.期刊论文杜纲.王存面向产品族协同优化设计的模糊双层规划模型-工业工程2004,7(3)针对含有不确定参数的产品族协同优化设计问题中的一种基本类型--产品参数与产品功能之间的映射含有模糊系数并且平台参数和个性化参数间具有一定的主从关系的情形,建立了一种对平台参数和非平台参数进行协同优化的模糊双层线性规划模型,并对其决策机制和求解方法进行了研究,给出一个数值算例.9.学位论文常艳快速响应客户需求的产品族设计方法研究2008快速多变和不断细分的市场，以及多样化和个性化的客户需求，形成了新的动态竞争环境，使得大批量定制成为21世纪的主流生产模式。而基于产品族的设计是实现大批量定制生产的关键技术。产品族设计的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。围绕这一核心思想，本文从客户需求、产品族规划和产品族综合评价等方面进行了研究，论文主要包括以下几个方面：■建立了基于多智能体的产品族设计体系结构模型。通过各子智能体之间的协同，得到了以客户定制化为核心的、产品多样性和通用性综合最优的优化设计结果。探讨了各子智能体的运行机制、关键技术和协同求解的过程。各子智能体通过其知识之间的关联和嵌套，协同获取全局最优解，并且可以通过更新和扩展子智能体提高设计系统的能力。■为实现各智能体之间信息的智能交互，提出了基于本体表达的产品族数据模型，建立了网络物料清单，全面表达客户与产品族功能的关系、产品族零部件以及零部件之间的关系等。建立了产品族数据管理系统，以统一的表达方式反映产品族信息在产品族全生命周期各阶段的活动，实现了数据交互获取和数据库的维护功能。■提出了基于本体表达的客户需求拓展和聚类模型。研究了客户需求的挖掘和预测方法。采用基于本体的全息语义方法表达客户需求以及需求之间的关系。根据客户现有需求和已有产品信息，从需求特征、特征属性，以及需求之间的关系对需求进行定性和定量的拓展。定性拓展为产品族横向系列提供需求，定量拓展为纵向系列提供需求。最后根据客户需求之间的差异进行客户需求聚类，以合理规划进行产品族设计的多样化种类和系列型谱。■提出了基于客户需求多样性指标和产品族通用性指标的综合优化评价模型。分析了产品族内各变型之间的差异，以确定合理的多样化产品种类。研究了基于实例推理的相似产品成本估算方法。探讨了产品族综合通用性评价指标，在满足客户个性化、多样化的需求的同时，提高产品族模块、组件或零部件的通用化程度，达到降低成本目的。■建立了基于灰色关联度和相似度的产品族模块聚类模型。以客户需求作为产品族模块聚类的出发点，以产品族综合评价目标最优为目的，对产品族内各产品变型的功能和结构进行关联度分析、相似度分析，通过聚类、合并和重组相关或相似模块，进行产品族模块化规划，在提高产品族通用性的同时提高模块性。论文研究的学术意义在于丰富和完善产品族设计理论和方法，其工程应用价值在于其研究成果能够为企业快速响应客户多样化和个性化需求、降低产品成本，为有效地为实施大批量定制提供技术方法指导。10.期刊论文杜纲.DuGang产品族设计中的层次关联协同优化-工业工程2005,8(5)基于对目前产品族参数设计的研究综述,分析并指出了研究中的不足.针对产品族设计中广泛存在的全局-局部协同优化和关键-从属协同优化问题,提出了基于主从关联结构的层次优化设计理念,以及实现这一理念的方法和模型框架.对模型的数学形式--模糊层次优化做了阐述.本文链接：http