面向創(chuàng)新產品設計的集成建模與優(yōu)化方法研究.pdf

1、概念設計是產品整個設計流程中的關鍵環(huán)節(jié)，對提高產品性能、降低產品成本有著決定性的影響，是實現產品快速創(chuàng)新的重要階段。本文就以產品概念設計為基礎，結合多色集合層次建模理論，建立了創(chuàng)新產品設計集成模型，并解決了基于集成模型的產品概念設計方案生成、優(yōu)選和基于多色集合數量層約束模型的產品設計參數優(yōu)化研究。本文的研究工作和主要內容如下：
　　一是建立面向創(chuàng)新產品設計的集成模型。針對創(chuàng)新產品設計的特點，對產品設計按照改進的功能方法樹模型進行功

2、能分解，并利用多色集合個人顏色與統(tǒng)一顏色對遞階結構樹模型進行形式化描述；利用多色集合圍道矩陣描述模型中不同的約束關系。結合產品設計進程中概念設計與后續(xù)參數設計的關系，將概念設計信息模型進行擴展，利用多色集合數量層圍道矩陣，處理產品設計中的參數約束問題，建立產品參數優(yōu)化約束模型?；诙嗌系姆謱咏＠碚摵头椒?，將集成模型分別在集合層、邏輯層和數量層上表達，通過集合層的功能單元信息模型、邏輯層的功能單元關系網絡模型和數量層的功能單元結構參

3、數排列模型，及其相互間的映射關系，建立創(chuàng)新產品設計的集成模型。
　　二是基于多色集合的概念設計方案推理。根據概念設計產品信息模型中邊的著色矩陣，利用不同的多色集合圍道矩陣來描述概念設計中存在的約束關系；基于多色集合中的析取和合取運算，根據多色集合推理、約束矩陣，實現從用戶需求到不同產品方案組合的推理過程，獲得可行的設計方案集。最后以隔振系統(tǒng)和機床夾具系統(tǒng)為例對概念設計建模及推理方法進行說明。
　　三是概念設計方案評價優(yōu)選。對

4、概念設計推理獲取的可行方案集進一步優(yōu)選，采用模糊理論將方案評價信息量化，利用層次分析法確定評價指標權重，提出一種基于模糊層次分析法和遺傳算法的方案優(yōu)選方法，建立方案優(yōu)選模型，通過智能算法獲取優(yōu)選方案。
　　四是基于集成模型的多目標優(yōu)化方法研究。對產品設計集成模型中的數量層參數排列模型進行擴展，在數量層建立產品參數優(yōu)化數學模型。針對傳統(tǒng) NSGA-II算法求解三目標優(yōu)化問題時的不足，引入正交設計的思想，提出一種基于正交設計的NSGA