《異質複雜產品系統模組化方法研究》是依託上海交通大學，由褚學寧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：異質複雜產品系統模組化方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：褚學寧
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對已有產品的模組化改造是實現複雜產品系統由集成化設計向模組化設計轉變的前提。但目前的模組化方法主要是面向新產品和結構相似的變型產品的。對於結構差異較大的異質類複雜產品系統的模組化，還缺少有效的理論和方法。針對這一現狀，本項目擬開展異質複雜產品系統模組化方法研究，包括數據建模、功能-結構同質化處理、模組聚類劃分以及模組參數規劃等方面。並以典型產品為例，開發原型系統，進行實證研究。本項目創新點在於:(1)提出了基於矩陣的異質多產品功能-結構同質化方法，減少了功能冗餘，提高了零部件共享率；(2)採用定量化方法描述零部件之間的耦合關係強度，套用改進的GN社區發現算法進行模組劃分，提高了模組聚類效率，使聚類方法適用於複雜產品系統零部件數量規模巨大和耦合關係複雜的情況；(3)提出了基於顧客參數需求分布的複雜產品系統模組參數最佳化取值模型，採用啟發式算法獲取模組參數譜系，為後續模組化配置設計奠定基礎。
結題摘要
本項目針對大型複雜產品模組化改造過程中存在著結構差異較大等問題，對產品功能--結構同質化處理、零部件模組聚類劃分、模組參數規劃等關鍵技術開展了一系列的理論研究和實際驗證工作。在功能--結構同質化處理方面，建立了產品功能-結構模型，描述了功能與結構之間的網狀關聯關係。從功能和結構兩個層面，提出了基於關聯矩陣的異質多產品功能-結構同質化模型，套用啟發式算法尋找能實現產品所有功能的最小零部件結構集合。減少了功能冗餘，提高了零部件共享率；在零部件模組劃分方面，採用定量化方法描述零部件之間的耦合關係強度，套用改進的GN 社區發現算法進行模組劃分，提高了模組聚類效率，使聚類方法適用於複雜產品系統零部件數量規模巨大和耦合關係複雜的情況。基於產品生命周期理論構建了複雜產品系統模組劃分方案評價指標體系，提出了基於區間直覺模糊理論的模組劃分方案評價方法，進行方案排序，從而獲得最最佳化模組劃分方案。在產品模組參數規劃方面，利用QFD對顧客需求進行調研和分析，確定模組參數的取值範圍。採用模糊聚類方法實現顧客需求的聚類，通過聚類有效性指標確定最優的顧客需求聚類方案，即模組參數的取值個數。通過提取顧客需求聚類中心的分布特徵，綜合所有相關顧客需求的分布特徵可獲取模組參數取值的分布特徵，提出了基於顧客參數需求分布的複雜產品系統模組參數最佳化取值模型，採用啟發式算法獲取模組參數譜系。在典型產品實證研究方面，將研究成果套用於大噸位履帶起重機8500產品模組化改造設計。基於6500WE、9000和16000三種產品實現了功能和零部件結構的約簡，根據基本配置和選配項原則預劃分為下車、上車、作業機構和選配項4個模組。以作業機構為例驗證了本文提出的模組劃分方法，獲得了4種模組劃分方案。構建了針對作業機構模組劃分方案評價指標體系，對4種劃分方案的優劣進行了排序，獲得了最優方案，依次構建了大噸位履帶起重機產品的模組化產品結構，共包括53個二級模組。以主變幅機構模組的“繩槽數量”參數為例進行了模組參數取值的規劃，通過顧客需求聚類得到其取值個數為5個。基於5種顧客需求參數的分布特徵進行了取值規劃，獲得了大噸位履帶起重機模組參數取值型譜。以上研究工作為解決大型複雜產品系統的模組化改造提供了重要理論基礎，有著較為廣泛的套用價值。
