基于多重网络的复杂产品设计变更传播路径多目标优选方法研究

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近年来,随着客户需求日益多样化、产品互动创新模式逐渐成熟以及产品制造工艺不断改进,如何通过复杂产品的快速更新换代来应对外部市场环境的剧烈变化,已经成为我国众多制造企业亟待解决的难题之一。为了尽可能地在防范设计变更传播雪崩效应的同时,减少设计变更传播对研发时间和设计成本造成的负面影响,设计变更传播路径优选已成复杂产品设计变更活动的核心环节。一个合理的设计变更传播路径能够为设计人员应对设计变更活动提供有效决策支持,帮助复杂产品保证质量、提升研发效率、降低整体成本。鉴于此,如何在设计变更活动正式开展前选出最优设计变更传播路径也就成为了对学术界和企业界而言具有重要意义的问题。在此背景下,本文基于复杂产品内部零部件间的功能-行为-结构关联关系,以变更传播影响、变更研发时间、变更成本为优化目标,重点讨论如何选取最优设计变更传播路径。首先,在对相关研究现状进行归纳总结的基础上,剖析设计变更传播路径优选的机理:阐述设计变更传播路径优选的相关理论与概念;基于FBS设计过程模型,分析功能-行为-结构关联关系及其各类属性和存在形式;归纳设计变更传播路径优选整套流程;介绍在设计变更传播路径优选过程中以变更传播影响、变更研发时间、变更成本为优化目标的内涵。其次,提出设计变更传播路径两阶段优选模型:第一阶段,利用多重网络理论构建复杂产品表示模型,并据此设定设计变更传播路径评价指标-路径变更传播强度、变更研发时间以及变更成本;第二阶段,构建面向设计变更传播路径优选的多目标0-1整数规划模型,并确定相应的多目标整数规划模型处理策略。再次,在遗传算法基础上,本文提出采用0-1编码、反向学习算子以及逆转算子的改进遗传算法。最后,通过分体式家用空调主机的设计变更传播路径优选活动来验证所提出方法以及改进遗传算法的可行性和有效性。研究结果表明:(1)相较于传统的功能-结构关联关系,功能-行为-结构关联关系能够更加全面地识别与描述潜在设计变更传播路径;(2)评价指标—路径变更传播强度、变更任务执行时间、变更成本的权重差异性显著影响设计变更传播路径的优选方案;(3)将三者同时纳入到设计变更传播路径的优选活动中有助于限制变更传播影响、缩短设计周期以及降低产品成本。
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