关键词：复杂机械产品;;设计变更影响评估;;产品配置变更;;设计变更时间预测
摘 要：复杂机械产品是装备制造业的一类重要产品,其设计能力是装备制造业水平的重要体现。在复杂机械产品设计过程中,产品定制程度高、设计周期长、技术集成多,频繁发生的设计变更使产品设计周期明显延长、设计成本显著增加。设计变更时,提高变更响应的敏捷性和准确性可有效减少变更对产品设计周期和成本的影响,因此科学的设计变更管理具有重要意义。但是,目前围绕复杂机械产品设计变更管理的研究尚处于探索阶段,存在设计变更对产品结构影响的评估不全面、产品配置变更效率低以及设计任务变更时间预测不准确等主要问题。在此背景下,如何进行复杂机械产品设计变更管理,提高变更响应的敏捷性和准确性是当前亟待解决的重要课题。为此,本文基于灰色理论、运筹学原理以及机器学习算法,对复杂机械产品设计变更管理中的关键技术进行了深入研究,即:设计变更对复杂机械产品结构的全局影响评估技术、复杂机械产品配置变更动态优化技术以及设计主体对设计任务的变更时间预测技术。本文的主要研究内容如下:第一,为科学进行变更决策,提高变更响应的准确性,提出了设计变更对复杂机械产品结构的全局影响评估模型。该模型依次包括变更传播概率评估、变更传播影响概率评估和变更对产品结构的全局影响评估。其中,为客观评估变更传播至上游参数的概率,提出基于设计参数间灰色关联度的变更传播概率评估方法;为客观评估两个设计参数间的变更传播影响概率,提出基于设计参数变更量分析的传播影响概率评估方法;为全面评估设计变更对产品结构的影响,结合变更对产品结构设计参数逐层影响的特点,提出基于设计参数层级划分的变更全局影响评估方法。第二,为最小化产品配置变更代价并提高配置变更效率,提升变更响应的敏捷性和准确性,提出了复杂机械产品配置变更动态优化方法。首先,分析复杂机械产品配置变更过程,揭示产品配置变更中上、下游设计参数的变更机理;其次,基于该机理,提出上、下游设计参数变更代价评估方法;然后,结合产品配置变更方案边搜索边优化的思想,以最小化上、下游参数的变更代价为目标,提出集成上游变更参数动态优化和下游变更参数动态搜索的复杂机械产品配置变更动态优化方法。第三,为提高设计任务变更时间预测精度,提升变更响应的敏捷性,提出了基于多变量模糊加权?-支持向量机的复杂机械产品设计任务变更时间预测方法。首先,为准确评估设计主体能力,奠定设计任务变更时间预测的基础,考虑设计主体能力的多关联性、动态性和模糊性,构建基于多变量时间序列、模糊?-支持向量机的设计主体能力评估模型;其次,为准确预测设计任务变更时间,综合考虑设计主体能力和设计任务特性对变更时间的影响,并鉴于设计主体能力和设计任务特性具有模糊性以及设计任务之间具有相似性,构建基于多变量模糊加权?-支持向量机的设计任务变更时间预测模型;然后,为获得最优的设计主体能力评估模型和设计任务变更时间预测模型,设计了自适应遗传算法对评估模型和预测模型的参数进行优化。第四,结合与H企业战略合作的产学研项目,以该企业舰船大功率柴油机柱塞泵式燃油喷射系统的设计变更管理为例,验证本文模型和方法的可行性和有效性。同时,将本文方法与已有研究进行对比分析,验证本文方法的优越性。最后,论文提炼了研究成果及创新点,探讨了未来的研究方向。
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