《面向複雜裝備的穩健產品平台設計方法及其套用研究》是依託北京航空航天大學，由魏巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向複雜裝備的穩健產品平台設計方法及其套用研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：魏巍
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目面向複雜裝備，將穩健設計理論及方法引入到產品平台設計過程中，融入模組化與參數化相結合的思想，研究穩健產品平台的設計方法，提出穩健產品平台設計就是使產品族結構變數對不可控的需求變化不敏感。首先研究動態需求映射的敏感設計參數識別技術，通過現有和潛在需求的分析、映射及設計參數的敏感度分析，識別影響複雜裝備關鍵部件的敏感參數，進行平台系列劃分，提高產品平台的穩健性；然後研究產品平台模組單元的多尺度規劃技術，通過模組單元的多尺度規劃建模和多目標最佳化求解，最佳化平台模組的內部聚合性、外部耦合性和整體穩健性，並通過模組的敏感度分析、柔性模組映射和信息熵評價識別核心平台模組；進一步研究產品平台耦合變數解耦的協同最佳化技術，識別穩健產品平台的耦合設計參數，通過分解協調原理進行耦合變數解耦, 並改進協同進化算法實現變結構、變參數的協同最佳化；最後,將研究的相關技術在大型數控磨床產品平台的設計中進行套用驗證。
結題摘要
產品平台設計是實現大規模定製的一種有效方法。本項目面向複雜裝備，將穩健設計理論及方法引入到產品平台設計過程中，研究穩健產品平台的設計方法,建立了產品平台穩健設計模型，提出產品平台穩健設計的實質就是使產品族結構變數對不可控的需求變化不敏感。首先研究了基於動態需求映射的複雜裝備敏感設計參數識別技術，提出了面向配置設計的需求建模與映射方法，通過研究分析需求變更，提高了產品平台對市場需求變化的適應性，通過設計參數的敏感度分析，識別影響複雜裝備關鍵部件的敏感參數，進行平台系列劃分，降低客戶需求變化對產品族結構變數的影響，提高產品平台的穩健性；然後開展了產品平台模組單元的多尺度規劃技術研究，提出了模組單元的多尺度規劃準則，建立了複雜裝備產品平台模組單元的多尺度規劃數學模型，通過多目標最佳化算法及模糊集合選優技術尋求模組單元最優粒度劃分方案，提高了產品平台模組的內部聚合性、外部耦合性和整體穩健性；課題還同時開展了基於人工免疫改進算法的穩健產品平台模組劃分方法研究和基於環境資源因子的產品平台模組單元構建過程研究，利用公理化設計理論和二次聚類識別出穩健產品平台中的柔性模組、公共模組和個性模組。課題進一步開展了產品平台耦合變數解耦的協同最佳化技術研究，分別研究了基於模組化產品平台的產品結構多目標配置最佳化、基於參數化產品平台的產品性能多目標最佳化和基於柔性產品平台的模組結構與設計參數協同最佳化方法，建立了基於柔性產品平台的模組結構與設計參數協同最佳化過程模型，利用分解協調原理約簡特徵參數進行耦合變數解耦，通過改進混合進化算法實現主附過程的協同進化，實現了模組結構與變數調節的協同最佳化，提高了穩健產品平台設計的柔性。最後，開發了穩健產品平台設計在原型系統，將項目研究中的關鍵技術在系統中進行了套用驗證，並結合企業需求，將系統套用於複雜工具機產品的設計開發過程中。
