复杂产品需求激活与多域约束的布局设计及重构技术研究

发布时间：2020-06-06 23:47

【摘要】：布局方案设计是复杂产品设计过程中的重要环节,在综述复杂产品需求分析、布局方案设计等方面研究现状的基础上,本文围绕复杂产品需求激活与多域约束的布局设计及重构技术开展研究,提出并实现了面向复杂产品布局的隐式需求关联激活技术、基于多域约束的复杂产品布局方案生成技术、面向空间几何误差抑制的布局方案重构技术、复杂产品布局方案多准则融合评价技术,并对所提出的方法与技术在典型产品布局方案设计中进行了应用验证。论文主要内容如下:第一章:综述了复杂产品在需求分析技术、布局设计技术、重构设计技术、方案评价技术等方面的国内外相关研究及应用,在分析复杂产品布局方案设计相关技术研究现状的基础上,介绍了本文的研究背景、研究内容和论文的总体结构。第二章:将复杂产品需求分为显式需求、半隐式需求和隐式需求,根据需求间的关联约束关系,建立了复杂产品需求的动态关联约束网络。构建了复杂产品需求关联约束强度矩阵。利用关联约束强度的传递与累加获取需求节点综合活跃度,实现了基于关联约束网络的复杂产品显式需求到半隐式需求及隐式需求的关联激活,为复杂产品布局方案设计提供较为完整的设计信息。以电梯、数控机床为例,对提出的面向复杂产品布局的隐式需求关联激活技术进行了应用验证。第三章:定义了复杂产品布局设计单元,提出了复杂产品布局设计单元的拆解和组合构建方法,实现了布局重构设计单元的多粒度构建。建立了布局设计单元功能域、运动域、形位域、结构域的多域特征关联约束,提出了布局设计单元间特征关联关系的操作规则及布局设计单元间的相关性强度计算方法,采用基于关联特征的组合剪枝算法,实现了复杂产品布局方案的求解。以数控机床的布局方案设计为例对本章提出的方法进行了应用验证。第四章:研究了面向空间几何误差抑制的布局方案重构技术。构建了复杂产品多刚体几何误差模型,应用螺旋理论中旋量映射的方法,实现了多刚体几何误差模型的旋量表达。通过对于产品布局方案工作空间几何误差的灵敏度分析,确定了影响复杂产品运行过程中空间几何误差的关键布局设计单元。提出了复杂产品布局方案的纵向、横向和混合重构方法,给出了布局方案的可抑制空间几何误差重构设计流程。以数控机床的布局重构设计为例对本章提出的方法进行了应用验证。第五章:研究了复杂产品布局方案重构评价中多指标评价权重的不确定性与均衡性问题,提出了基于群决策的多准则融合的复杂产品布局重构方案评价技术。构建了布局单元链相似度、布局单元接口复杂度、布局方案重构成本三个评价准则,并给出了量化计算方法。采用群决策层次分析法对评价指标进行重要性估计,结合多准则优化分析方法对布局重构方案进行均衡决策,实现了布局重构方案的均衡评价。第六章:开发了数控机床布局可重构设计与方案评价系统,包括数控机床需求分析激活模块、数控机床布局方案设计与重构模块、数控机床空间误差分析模块、数控机床布局方案评价模块等。介绍了软件系统架构与模块具体功能实现,并在立式加工中心的设计需求分析、布局方案设计及布局方案重构设计过程中进行了应用。第七章:对全文研究成果进行总结,并对今后的研究工作进行展望。
【图文】：

图１．２本文研究内容与组织架构逡逑

由产品订单、客户咨询所获得的显式需求作为初始节点，经关联约束的传递构建逡逑需求关联约束网络，通过关联约束网络需求节点与矩阵元素间的映射构建复杂产逡逑品需求动态关联矩阵，如图２．２所示。逡逑？、逦｜ＲｌｌＲ２ｂ［Ｒ４｜Ｒ５｜ｇ｜＾逡逑．逦￣￣门￣｜￣ｍ逦／逦■邋Ｒ８邋；逦Ｒ？邋0邋0邋0邋0邋0邋Ｃ２６Ｃ２７邋０逡逑，＇邋厂奶、）逦Ｋ２邋Ｋ３邋Ｒ４邋Ｒ５邋Ｖ邋Ｒ２逦ｊ＼邋Ｒ３ｎｉ邋ｏ邋ｏ邋ｏ邋ｏ邋ｏ邋ｏ邋ｏ逡逑Ｖｙ邋ｋ逦‘Ｒ５／邋Ｅ１ＩＩＩ１Ｉ１Ｉ逡逑＼＾１５逦［邋Ｊ＞逦Ｒ２＿＾逦ｙ－ｙａ＂逦＿＿＿＿＾逦Ｊｉ＾ｉ＿±±±±±＿Ｌ±逡逑ｉ邋Ｒｉ邋ｖ，，，，邋ｖ逦Ｒ３ＥＴＴＴＴ逦Ｍ）仰」、ｒｉ」二；二—只邋Ｒ３邋ｊ逦Ｒ６±±±±Ｚ±±±逡逑Ｒ４邋＞：邋＾ｎ＼？Ｒ３＇＇，逦ｒＩＴＴＴＴＴ逦ｉ逦＇、一逦ｉｌ上N１＿上N上ＪＬ土逡逑’＇、」逦＼Ｊ逦Ｒ５逦Ｒ８邋０邋Ｃ８２邋０邋０邋Ｃ８５邋０邋０邋０逡逑（ａ）初始关联约g?网络与关联矩阵逦（ｂ）扩展后的关联约束网络与关联矩阵逡逑图２．２复杂产品需求动态关联矩阵构建逡逑复杂产品需求动态关联矩阵为一个《阶方阵，由已激活节点、待激活节点构逡逑成。节点编号以相同顺序排列在最左侧及最上方。若节点巧受到节点凡的约束，逡逑则在矩阵中的第／＇行第．／列的元素为两节点间关联约束强度Ｃ’ｙ，否则为０。对角逡逑线上的元素不用于描述约束关系。复杂产品需求动态关联矩阵构建步骤具体如逡逑下：逡逑（１邋）将所有已激活节点按顺序排列为阶矩阵
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB472

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本文编号：2700464