支持新產品快速設計的複雜產品系統功能模組化方法

《支持新產品快速設計的複雜產品系統功能模組化方法》是依託中國礦業大學，由李玉鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：支持新產品快速設計的複雜產品系統功能模組化方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李玉鵬
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

功能模組化可有效支持複雜產品系統的新產品快速設計，但現有方法大都針對功能、結構標準化程度較高的大規模定製產品，對於具有高度複雜性和深度耦合性的複雜產品系統的功能模組化，尚缺乏有效的理論方法支持。針對此類問題，本項目將開展支持新產品快速設計的複雜產品系統功能模組化方法研究，包括功能模型構建、模組劃分、劃分方案評價、原型系統開發和實例驗證。項目創新點為:（1）基於權重有向複雜網路社區發現方法和隨機遊走理論實現功能模組劃分，邊的權重和方向分別用於描述功能元間的功能流強度和方向，方法兼顧了功能元間功能流強度和方向的定量化，可有效處理複雜產品系統的高度複雜性和深度耦合性；（2）提出了基於多屬性群決策理論的模組劃分方案評價方法，採用混合模糊理論處理定性指標評價中的模糊性和猶豫性，採用多準則妥協解排序法獲取最終的模組劃分方案，並據此建立模組化功能結構，為實現複雜產品系統的快速設計奠定基礎。

結題摘要

本項目對複雜產品系統新產品設計快速設計的功能模組化方法展開研究，可在概念設計階段實現複雜產品系統的模組化設計，對相關科學問題的研究有效提高了複雜產品系統新產品設計的效率，減低研發成本。研究內容包括：基於權重有向複雜網路的複雜產品系統功能網路模型構建、基於社區發現理論的複雜產品系統功能模組劃分、混合模糊環境下複雜產品系統功能模組劃分方案評價及原型系統開發。項目研究取得了以下成果。 （1）在複雜產品系統功能結構建模的基礎上，引入複雜網路的概念。將子功能抽象成網路中的節點，將子功能之間的聯繫（能量、物料、信號）抽象成網路中的有向邊，建立複雜產品系統功能加權有向網路模型。基於LinkRank社區發現算法，實現對功能網路的社區發現，即複雜產品系統功能模組劃分。算法既考慮了網路節點間聯繫的強弱程度，也考慮了網路中邊的方向性。 （2）構建了使用收斂算法整合相似度確定決策者權重的方法模型；構建了基於投影思想整合最大熵原理確定指標權重的方法模型。論述了處理混合模糊環境下權重未知的FMADM問題的方法流程。 （3）根據所提框架、方法和技術進行了原型系統的總體設計、資料庫設計及功能設計與實現。 基於權重有向複雜網路社區發現理論的複雜產品系統功能模組化方法是本項目的核心，該框架相較於傳統模組化方法，具有建模簡單易懂，參數確定便捷，最佳化結果可靠的特點，可有效支持複雜產品系統在概念設計階段的設計規劃、組織管理及並行工程，具有重要的理論及實際意義。