基于复杂网络的专利数据驱动的产品创新设计

为了解决已有专利辅助产品设计研究方面存在的问题,提出了基于复杂网络的专利数据驱动产品创新设计方法。通过构建专利分类号共现网络,结合网络度中心性算法对分类号节点重要性进行评价,找出关键分类号。对分类号相关专利进行分析,并抽取原理知识,利用形态学矩阵构建功能-原理映射关系,结合频繁子图中的apriori关联规则算法计算原理组合的支持度,以获取最佳组合方案,同时利用组合方案相关专利提取结构关键词,建立专利结构网络,结合结构洞挖掘关键元件,并开展产品创新设计。以卫浴花洒作为研究实例,找出混合其他物质功能作为设计需求,通过挖掘相关专利的原理,发明了一款带有可调节功能的新型混合花洒,验证该方法的有效性。     

[数据驱动的产品设计]基于复杂网络的专利数据驱动的产品创新设计

为了解决已有专利辅助产品设计研究方面存在的问题,提出了基于复杂网络的专利数据驱动产品创新设计方法。通过构建专利分类号共现网络,结合网络度中心性算法对分类号节点重要性进行评价,找出关键分类号。对分类号相关专利进行分析,并抽取原理知识,利用形态学矩阵构建功能原理映射关系,结合频繁子图中的apriori关联规则算法计算原理组合的支持度,以获取最佳组合方案,同时利用组合方案相关专利提取结构关键词,建立专利结构网络,结合结构洞挖掘关键元件,并开展产品创新设计。以卫浴花洒作为研究实例,找出混合其他物质功能作为设计需求,通过挖掘相关专利的原理,发明了一款带有可调节功能的新型混合花洒,验证该方法的有效性。     

基于超网络的协同产品创新知识网络稳定性EI北大核心CSCD

为定量分析协同产品创新知识网络的稳定性,基于加权知识超网络模型提出了知识网络稳定性的测度与分析方法。研究了协同成员及知识等要素流失对知识网络稳定性的影响,以及协同产品创新知识网络中节点与节点间关系的特性。基于三角模糊数方法提出了知识超网络边权与点权的量化加权方法,进而构建了协同产品创新加权知识超网络模型。基于所构建模型,从静态稳定性与动态稳定性的角度提出了知识网络稳定性测度与分析的指标与方法。通过在某手机开发企业中的应用,表明了所提方法能够全面、准确地评估协同成员及知识等要素的流失对协同产品创新知识网络稳定性的影响,为监测和优化知识网络的运行稳定性提供了决策支持。     

产品基因调控网络模型及其对设计过程的辅助

基于图论建立一种描述该映射关系的模型,借用基因调控网络的部分概念,以设计要素为节点、以要素间的相关关系为边,建立产品的基因调控网络模型并绘制其基因调控网络图.通过基因调控网络图对产品中的众多设计要素进行分类,并识别其节点类型与节点集团,作为析出知识供设计师规划设计活动.基于交互式遗传算法开发了产品方案优化设计原型系统,并利用基因调控网络的知识发现辅助安排优化程序,制订优化搜索策略.基于纯净水瓶的参数化模型对基因调控网络的设计辅助作用进行了验证.     

基于SysML的模型驱动复杂产品设计的信息集成框架研究

针对如何为复杂机电产品建立不同层次、不同物理域的设计信息及其与仿真信息间的关联这一重要问题,以系统建模语言SysML为基础,提出了支持模型驱动多域复杂产品多层次设计与仿真信息集成框架;建立了基于SysML扩展的核心集成信息模型,以支持系统设计与仿真集成及不同层次设计过程的信息集成。以此为基础,重点研究了SysML和Simscape建模语言的元模型及其间的映射规则,以及基于三元图文法的系统层设计信息与仿真信息动态关联与集成的方法。最后给出了实例进行分析验证。     

基于复杂网络的产品族结构建模及模块分析方法

将复杂网络理论应用于产品族结构建模中,提出产品族结构的零部件关系网络模型,零部件作为网络的节点,零部件之间的隶属关系作为网络的边,并在此基础上演化出产品族结构的模块关系网络模型.运用简单路径搜索等算法对各个节点的介数、次数和产品数等参数进行计算和统计.通过分析和比较这些参数,提出基于产品族结构网络模型的模块分类方法.在实例研究中,以某企业工业汽轮机产品族为例对上述方法进行验证.在分析网络模型相关参数的基础上,区分基本模块、必选模块和可选模块;寻找产品族中的关键模块并分析模块类型的转变是产品族演化的基础和关键.     

面向MBSE的产品阶段模型的要素演化关系发现方法研究

基于模型的系统工程是进一步提高产品研制效率和质量的保证.为使系统设计经验和知识能够传承,需要从已积累的产品文档中提取出MBSE模型所需的要素及其关系.本文从提取MBSE模型关联关系角度出发,提出采用关联规则挖掘方法,实现要素间在相邻阶段演化关系的提取,保证建模要素在产品全生命周期中的一致性.     

混合机械加工过程的偏差网络建模与误差溯源

复杂零部件生产通常需要经过混合式多阶段加工,加工过程中的误差种类多样且在多道工序间传递累积。为确保复杂产品的加工质量,提出了一种加权自调节偏差传递网络模型与误差溯源方法。该方法首先基于实际误差信息、质量特征信息与加工工艺构建加权自调节偏差传递网络。通过引入加权LeaderRank排序算法,识别混合式多阶段加工过程中易导致产品质量失控的关键加工特征。然后采用遍历回溯算法识别误差传播路径并提出ContributionIndex指标识别导致关键加工特征质量偏差的关键误差源,确定需要重点监测的加工工序及设备节点。以有代表性的具有多阶段加工过程的主轴承盖为研究对象,验证了该方法能有效建模复杂加工过程偏差流,辨别加工过程中的关键薄弱节点及其误差源。     

业务关联的多产业链协作网络模型

针对业务关联的多产业链协作模式,提出了业务关联的多产业链协作网络,并建立了数学模型;分析了业务关联的多产业链协作网络特征,基于复杂网络理论,综合考虑了节点的群落特性、节点间双向择优选择机制及节点间协作关系消亡等因素,提出了业务关联的多产业链协作网络加权演化模型,给出了演化模型算法。研究结果表明,业务关联的多产业链协作网络的节点强度分布符合幂律分布。以汽车零部件产业链协作网络为例,验证了模型的有效性。     

基于产品核心零件的模块划分方法

为实现复杂机械产品的模块化设计,提出了一种以产品重要零件为核心的模块划分方法。首先,引入图论概念,构建机械产品各零件间的结构关系与功能关系图;然后采用"节点删除"测度算法寻找关系图中的关键节点,结合产品设计先验知识确定产品的重要零件;最后以重要零件为核心,根据一般零件与重要零件间的结构与功能关系确定其从属性,形成产品模块划分方案。并结合非开挖水平钻机动力头装置模块划分的应用实例,验证了该方法的有效性。     

无线传感器网络动态加权DV-Distance算法

无线传感器网络DV-Distance定位算法,采用未知节点与锚节点间的累计跳段距离代替欧式距离计算节点位置,存在较大的定位误差.针对这一问题,提出一种动态加权DV-Distance改进定位算法,基于未知节点的修正模式,保证定位网络中每个未知节点具有不同的修正系数;通过动态加权修正模型,用锚节点间距离、跳数等信息计算修正系数,采用动态加权的方法将不同方向上的修正系数进行整合,修正未知节点与锚节点间累计跳段距离,提高算法的定位精度.通过仿真验证了算法具有更高的定位精度;并进一步通过实验验证了算法的有效性和可行性.     

基于复杂网络与公理设计的产品平台设计方法

在深入分析产品平台定义及特点的基础上,结合复杂网络理论和公理设计中的信息公理,提出一种基于结构的产品平台设计方法。通过计算产品族零部件网络的节点总介数与平均介数确定节点在产品族和产品实例中的重要性,同时结合产品功能分析的结果提炼出平台关键节点。通过计算其他节点与关键节点的关联度,确定平台内的其他重要节点,并采用信息公理评价备选平台的性能,实现循环的设计过程。复杂网络与公理设计的结合使平台设计过程与结果更直观、更科学。以轮式装载机的产品平台设计为例证明了该方法良好的系统性与可操作性。     

复杂产品制造过程重要资源节点发掘

结合复杂网络理论在复杂系统评价上的优势,构建了产品制造过程系统网络模型。将系统中的各设备资源定义为网络中的节点,考虑任务路线的流向,同时加入各工段占用设备的有效时间,将产品制造过程等效为一个有向加权网络图。基于所建立的模型,从网络节点拓扑位置差异与节点自身所具备的关键属性两方面给出资源节点重要度评价指标体系,提出了一种基于熵权—模糊综合评价方法的产品制造过程资源节点重要度评估方法。结果表明该方法能有效地发掘复杂产品制造过程中的重要资源节点。最后,结合变压器制造企业的产品制造过程实例,证明了方法的合理性和有效性。     

基于故障反馈的产品关键设计质量特性逆向推理技术

为降低产品关键设计质量特性识别的主观性,保证其排序的科学性,提出一种从故障反馈的角度出发,通过逆向推理对产品关键设计质量特性进行识别与排序的方法.为降低故障分析中信息的模糊性和冗余性,基于可拓操作提取产品元故障,将元故障、故障原因、关键设计质量特性作为逆向推理过程中的基本关联要素,通过分析"元故障故障原因关键设计质量特...     

汽车外形设计的基因网络模型

为解决汽车外形设计中设计参数组合爆炸和设计参数与意象目标之间复杂映射关系两个问题,基于产品基因网络的基本思想,以设计参数和意象目标为节点、节点间的相关性为边,建立汽车外形的基因网络模型。该模型表达了汽车外形的设计参数和意象目标两个集合的内部关联。按照节点的敏感性和度数大小对节点进行分类,筛选出关键节点和节点集团,辅助设计师进行决策。基于106个汽车外形参数建立了146款常用车型的三维参数模型,对参数间的相关性进行了计算分析,并面向20个意象目标开展了意象评价实验,利用实验数据建立了汽车外形的基因网络模型。基于不同的样本重复汽车外形基因网络的建模过程,通过比较论证了网络模型的存在性与稳定性。     

基于有向加权网络模型的复杂产品多源设计变更传播路径优化

提出一种基于有向加权网络模型的复杂产品多源设计变更路径优化方法。首先,以零部件为节点,零部件之间的物理连接关系为边构建复杂产品结构的有向网络模型。采用Linkrank算法计算零部件连接重要度,考虑节点出度和入度定义变更传播指数,进而结合设计任务执行时间及变更传播概率计算变更传播强度(Change propagation intensity, CPI),并以此作为边的权重,建立变更分析网络模型。其次,选取多个零件作为多个变更源,通过改进的蚁群算法对复杂产品多源设计变更搜索累积变更传播强度最小的最优传播路径。最后,以某型号直流电钻行星轮齿轮箱多源设计变更为例验证了方法的可行性和有效性。     

面向Web零件库的可拓关联搜索

针对由于Web零件库信息量大、数据的异构性强而出现的问题,提出面向Web零件库的可拓关联搜索.用资源描述框架主题建立零部件信息资源的本体模型,并作为语义网络中的节点;通过语义关系将各节点连接成一个语义网络,进而实现扩展关联搜索.基于该语义网络模型,提出了可拓关联搜索的流程与算法.通过针对注塑机零部件的Web零件库编程实例,验证了可拓关联搜索在Web零件库中的可行性与实用性.     

生成装配与或图的直接算法

为了提高产品装配序列规划的效率,提出一种生成装配与或图的高效算法,直接模拟产品的装配过程。通过在装配与或图节点的数据结构中增加零部件的关联信息检查子装配间的关联关系,通过检查装配优先关系避免非法节点的生成,通过限定装配与或图节点的组合范围、分批地生成装配与或图节点以避免装配与或图节点的重复组合,整个装配与或图采用自底向上的方式生成。理论分析和实验比较的结果均表明,本文算法的时间复杂度明显低于现有算法,空间复杂度和现有算法基本相等。     

尺寸关联更改传播路径生成方法

从更改尺寸在零件间以及零件相关尺寸间传播的角度,探讨了基于关联的尺寸更改传播路径搜索方法。建立了尺寸关联更改传播模型,用以描述尺寸特性间的逻辑与层次关系;运用矩阵运算方法,基于零件间的尺寸关联,建立了以零件为节点的关联更改传播网络,将尺寸更改传播系数作为路径评价指标对路径进行了优选;建立了表征更改零件的尺寸参数与被影响零件之间关联的集值矩阵、中间转换矩阵及向量值矩阵;采用内积运算方法,建立了更改尺寸与被影响零件尺寸参数间的关联映射关系,确定了更改尺寸在产品中的传递过程与路径;最后,以尺寸更改在印纸覆膜机中的传播过程为例验证了本方法的有效性。     

滚筒输送线路径规划方法研究

针对滚筒输送线系统中的路径规划问题,对输送线环境模型、路径规划算法及优化进行了研究。通过提取入口、出口、移载3种模块为节点,以它们间的输送路段为加权路径,提出了以输送机当量来计算节点之间的路段长度的方法,进而构建了输送线系统的精简图结构模型;以迪杰斯特拉算法和改进蚁群算法分别求解规模较小和规模较大的路径规划为基础,依据输送线在实际应用中常见的务必经过某些节点和某些路段拥堵的两种约束情况,给出了将迪杰斯特拉算法和改进蚁群算法相结合,并融入了分段拼接和路径长度加权两种调整策略的输送线路径规划算法。研究结果表明:该方法为解决两类约束下不同规模滚筒输送线路径规划提供了有效的解决方案。