基于属性映射的产品绿色设计方案生成与优选研究
发布时间：2021-09-02 16:34
随着环境问题的日趋严重,产品的绿色性能受到人们的持续关注,而产品的设计方案在很大程度上确定了产品的绿色性能,因此在产品概念设计阶段,考虑相关绿色属性,生成一个最优的产品绿色设计方案显得尤为重要。针对产品绿色设计方案受多因素耦合影响,其生成与优选的不确定与复杂性是困扰当前产品绿色设计的主要问题,本文对基于属性映射的产品绿色设计方案生成与优选方法进行了研究。首先,提出了基于模块组合的产品绿色设计方案生成方法,根据产品功能模块分解模型,生成不同功能属性的模块实例,对产品模块实例进行分类与存储,构建产品模块实例库,不同模块实例的组合生成不同绿色性能的产品设计方案集。其次,为了得到绿色性能相对较优的产品设计方案,提出了基于属性映射的产品绿色设计方案优化方法。运用支持向量回归（Support Vector Regression,SVR）拟合优化变量与优化目标间的映射关联,建立产品设计方案绿色属性与模块功能实例之间的映射关系。以产品设计方案绿色属性最优为目标,结合非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithm II）进行离散变量的多目标优化,生成产...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
最优分类超平面
A4 B1 C3 D2 E2 F3 G2预测值 56.3 55.7 58.7A3 B4 C3 D2 E4 F1 G3实验值 60.0 57.6 54.5预测值 59.8 57.4 54.4A1 B2 C2 D3 E4 F2 G1实验值 55.2 55.2 46.0预测值 54.1 55.2 46.9A3 B3 C2 D1 E4 F2 G4实验值 62.2 58.2 55.0预测值 62.3 57.8 53.9A3 B4 C1 D1 E3 F1 G3实验值 55.4 60.8 56.5预测值 53.6 60.7 56.2 A2 B3 C1 D4 E1 F3 G1实验值 56.2 55.2 56.0预测值 56.4 55.3 56.2RMSE 0.696 0.465 0.6282 基于 NSGA-II 的产品绿色设计方案优化基于建立的产品绿色属性预测模型，采用 NSGA-II 算法在产品绿色设计方案进行全局寻优。从拆卸属性、回收属性、材料环境属性三个方面考虑，以 SVR属性预测模型为适应度函数（目标函数），应用 NSGA-II 遗传算法在进化过程找绿色属性最优的产品设计方案。
图 5.5 BP 神经网络拓扑结构Fig 5.5 BP neural network topology训练样本的训练采用 Matlab R2016a for Windows 软件，设置最小均方误差（MSE）为 6.72e-22，训练算法为 Levenberg-Marquardt(trainlm)，最大训练次数为1000，将表 5.5、表 5.9 中 70%的样本数据分别作为训练样本输入和网络目标输出，其他 15%样本数据为验证样本，15%样本数据为测试样本。网络训练样本数据先归一化，经过多次训练，使网络训练误差值满足精度要求。由图 5.6 可知，在第 7 代，训练后 BP 神经网络的 MSE 满足精度要求，这说明，针对产品绿色设计方案选择建立的 BP 神经网络模型很好的表达了产品绿色设计方案评价值和各评价指标之间的内在联系与规律
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于犹豫模糊PROMETHEE Ⅱ的设计方案群决策方法[J]. 耿秀丽,邱华清. 计算机应用研究. 2018(10)
[2]舰艇编队防空火力分配方案生成及优选方法研究[J]. 刘蜀. 舰船电子工程. 2017(01)
[3]基于决策者方案偏好的新产品开发方案选择方法[J]. 阳智,李延来,杨强. 计算机集成制造系统. 2017(04)
[4]基于LCA的燃煤锅炉FGD超低排放对资源消耗与环境影响评价[J]. 韩涛,潘卫国,王文欢,DING Cheng-gang. 热能动力工程. 2016(09)
[5]产品环境性能优化潜力识别方法[J]. 张城,刘志峰,杨凯,张伟伟,鲍宏. 机械工程学报. 2017(07)
[6]多粒度复杂产品供应链低碳设计[J]. 杨传明,李晓峰. 计算机集成制造系统. 2016(07)
[7]瓦楞纸箱包装设计需求分析映射方法[J]. 石宇强,吴隔格,张涛. 包装工程. 2015(17)
[8]面向关键结构的装配体结构方案生成方法[J]. 董雁,徐静. 机械工程学报. 2016(01)
[9]考虑客户需求偏好的产品创新概念设计方案生成[J]. 杨涛,杨育,张东东. 计算机集成制造系统. 2015(04)
[10]基于梯形云模型的电能质量数据关联性挖掘方法[J]. 曲广龙,杨洪耕. 电力系统自动化. 2015(07)
博士论文
[1]绿色产品概念设计过程与方法研究[D]. 郭伟祥.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]面向客户需求的产品碳排放映射关键技术研究[D]. 张伟伟.合肥工业大学 2017
[2]基于功能模块的产品造型方案设计系统研究[D]. 刘晓红.长安大学 2012
[3]基于概念相似度的本体映射系统研究[D]. 左秀然.武汉理工大学 2008
[4]基于绿色模块化设计方法的产品概念设计分析[D]. 李建平.重庆大学 2008
[5]基于多目标决策的绿色产品设计方案生成方法研究[D]. 高洋.合肥工业大学 2008
本文编号：3379350
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
最优分类超平面
A4 B1 C3 D2 E2 F3 G2预测值 56.3 55.7 58.7A3 B4 C3 D2 E4 F1 G3实验值 60.0 57.6 54.5预测值 59.8 57.4 54.4A1 B2 C2 D3 E4 F2 G1实验值 55.2 55.2 46.0预测值 54.1 55.2 46.9A3 B3 C2 D1 E4 F2 G4实验值 62.2 58.2 55.0预测值 62.3 57.8 53.9A3 B4 C1 D1 E3 F1 G3实验值 55.4 60.8 56.5预测值 53.6 60.7 56.2 A2 B3 C1 D4 E1 F3 G1实验值 56.2 55.2 56.0预测值 56.4 55.3 56.2RMSE 0.696 0.465 0.6282 基于 NSGA-II 的产品绿色设计方案优化基于建立的产品绿色属性预测模型，采用 NSGA-II 算法在产品绿色设计方案进行全局寻优。从拆卸属性、回收属性、材料环境属性三个方面考虑，以 SVR属性预测模型为适应度函数（目标函数），应用 NSGA-II 遗传算法在进化过程找绿色属性最优的产品设计方案。
图 5.5 BP 神经网络拓扑结构Fig 5.5 BP neural network topology训练样本的训练采用 Matlab R2016a for Windows 软件，设置最小均方误差（MSE）为 6.72e-22，训练算法为 Levenberg-Marquardt(trainlm)，最大训练次数为1000，将表 5.5、表 5.9 中 70%的样本数据分别作为训练样本输入和网络目标输出，其他 15%样本数据为验证样本，15%样本数据为测试样本。网络训练样本数据先归一化，经过多次训练，使网络训练误差值满足精度要求。由图 5.6 可知，在第 7 代，训练后 BP 神经网络的 MSE 满足精度要求，这说明，针对产品绿色设计方案选择建立的 BP 神经网络模型很好的表达了产品绿色设计方案评价值和各评价指标之间的内在联系与规律
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于犹豫模糊PROMETHEE Ⅱ的设计方案群决策方法[J]. 耿秀丽,邱华清. 计算机应用研究. 2018(10)
[2]舰艇编队防空火力分配方案生成及优选方法研究[J]. 刘蜀. 舰船电子工程. 2017(01)
[3]基于决策者方案偏好的新产品开发方案选择方法[J]. 阳智,李延来,杨强. 计算机集成制造系统. 2017(04)
[4]基于LCA的燃煤锅炉FGD超低排放对资源消耗与环境影响评价[J]. 韩涛,潘卫国,王文欢,DING Cheng-gang. 热能动力工程. 2016(09)
[5]产品环境性能优化潜力识别方法[J]. 张城,刘志峰,杨凯,张伟伟,鲍宏. 机械工程学报. 2017(07)
[6]多粒度复杂产品供应链低碳设计[J]. 杨传明,李晓峰. 计算机集成制造系统. 2016(07)
[7]瓦楞纸箱包装设计需求分析映射方法[J]. 石宇强,吴隔格,张涛. 包装工程. 2015(17)
[8]面向关键结构的装配体结构方案生成方法[J]. 董雁,徐静. 机械工程学报. 2016(01)
[9]考虑客户需求偏好的产品创新概念设计方案生成[J]. 杨涛,杨育,张东东. 计算机集成制造系统. 2015(04)
[10]基于梯形云模型的电能质量数据关联性挖掘方法[J]. 曲广龙,杨洪耕. 电力系统自动化. 2015(07)
博士论文
[1]绿色产品概念设计过程与方法研究[D]. 郭伟祥.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]面向客户需求的产品碳排放映射关键技术研究[D]. 张伟伟.合肥工业大学 2017
[2]基于功能模块的产品造型方案设计系统研究[D]. 刘晓红.长安大学 2012
[3]基于概念相似度的本体映射系统研究[D]. 左秀然.武汉理工大学 2008
[4]基于绿色模块化设计方法的产品概念设计分析[D]. 李建平.重庆大学 2008
[5]基于多目标决策的绿色产品设计方案生成方法研究[D]. 高洋.合肥工业大学 2008
本文编号：3379350
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