基于残缺历史数据信息的需方参与的协同设计冲突消解博弈模型

为解决需方参与的协同设计过程中存在的质量与成本综合优化冲突问题,引入博弈论,将协同设计过程中质量成本多目标优化问题转换为动态联盟下的多目标博弈决策问题,并构建博弈模型。博弈模型亦可由历史数据信息构成的博弈效应矩阵表示,由于历史数据具有残缺性,采用多元回归分析将博弈效用矩阵完备化,提出一种基于历史数据信息的冲突消解博弈模型;然后通过Shapley值算法求解博弈矩阵,根据求解得到的冲突关系分配方案表示"质量和成本综合性最优"的一种贡献度估计,为了寻求各博弈方的贡献度,验证Shapley值所求均衡结果的可靠性,提出一种针对Shapley值贡献度的定量评估方法。最后以某车床主轴装配过程为例,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于粒子群算法的装配公差优化分配

装配公差分配是产品公差设计的重要组成部分.目前装配公差优化分配主要使用遗传算法.为了提高收敛速度,避免早熟收敛,提出了基于粒子群算法的装配公差优化分配方法.采用了基于实数的编码表示方法,以装配公差分配的优化目标函数作为评价函数,利用罚常数将约束条件并入评价函数中.一个实例的优化结果表明所提方法的收敛性、稳定性和算法效率均优于基于遗传算法的方法.     

基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计

为全面考虑公差对制造成本的影响,将装配成本引入飞机装配公差优化设计模型,针对典型的飞机装配工艺方法,提出一种基于制造成本和质量损失的公差多目标优化设计模型,进而实现不同装配方法约束下的公差优化设计。将灰色关联理论与粒子群优化算法相结合应用于公差优化设计,根据公差设计特点提出改进策略,使其能够有效实现模型的求解。以某飞机典型组件为例,验证了该方法的有效性,并对不同装配方法的公差设计结果进行了对比分析。     

基于多重相关特征质量损失函数的并行公差设计

基于多变量质量损失函数,推导了多重相关特征产品的质量损失与有关零件工序公差的函数关系,建立了基于制造成本-质量损失的并行公差设计的优化综合模型,其目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡,以实现相关特征产品的设计公差与工序公差并行优化分配,达到提高产品质量和降低成本的目的。圆锥齿轮装配的并行公差设计实例验证了所提方法的有效性。     

基于广义装配原理的产品生长型设计

通过研究生物生长与产品设计之间的相似性,提出了基于广义装配原理的生长型设计过程,研究了广义装配原理的三个理论构成.首先,在产品生长阶段,为实现生长过程中的自然选择,提出了以复杂度理论为控制因素的设计推理策略;其次,提出了功能公差设计理论,通过加工成本以及基于多因素的模糊质量损失成本体现广义装配成本,在确保产品功能的同时,以较低的装配与制造成本为公差的分配策略;在产品进化阶段,为保证产品良好的装配性能,采用了虚实结合设计技术.将以装配质量因素为核心的产品复杂度、精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于生长型设计过程中,实现了以全生命周期装配质量保障为核心的产品生长型设计.     

基于粒子群算法的公差分配优化方法

基于成本—公差模型和质量损失模型,以加工能力和装配尺寸链的功能约束条件为标准,以制造成本最低、质量损失最小为优化目标,建立兼顾产品成本和质量的公差分配的多目标函数优化模型。基于粒子群优化算法,按照从全局到局部的寻优策略,用线性调节方法来确定其参数的变化规律,进而应用MATLAB软件对建立的函数模型进行优化计算,得到产品的生产成本和质量损失之间的关系曲线,可为公差分配提供更多的解决方案和更可靠的理论依据。     

基于广义装配原理的产品生长型设计

通过研究生物生长与产品设计之间的相似性,提出了基于广义装配原理的生长型设计过程,研究了广义装配原理的三个理论构成。首先,在产品生长阶段,为实现生长过程中的自然选择,提出了以复杂度理论为控制因素的设计推理策略;其次,提出了功能公差设计理论,通过加工成本以及基于多因素的模糊质量损失成本体现广义装配成本,在确保产品功能的同时,以较低的装配与制造成本为公差的分配策略;在产品进化阶段,为保证产品良好的装配性能,采用了虚实结合设计技术。将以装配质量因素为核心的产品复杂度、精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于生长型设计过程中,实现了以全生命周期装配质量保障为核心的产品生长型设计。     

基于宽容分层序列法的飞机装配公差稳健设计技术

飞机制造中由于工序能力指数和公差等设计变量存在变差,可能导致无法满足飞机装配质量要求以及制造成本波动较大的问题。运用稳健设计方法建立了飞机装配公差的可行稳健性和敏感稳健性两类设计模型。可行稳健设计考虑了公差等设计变量对装配可行性的影响,使其变差不影响装配功能的实现;敏感稳健性设计则考虑了公差等设计变量对制造成本和装配质量的影响,在目标成本较小的前提下使得目标成本和装配质量受设计变量变差的影响最小。提出了针对飞机装配公差可行敏感稳健设计的多目标优化问题的宽容分层序列求解算法。将公差设计中制造成本、装配质量波动、制造成本波动多个设计目标按照重要性依次排序。首先求解成本最小情况下的公差一般优化解,然后在成本最小值的宽容约束下,求得具有装配质量波动最小值的公差,最后在上述两个优化目标的宽容约束下,求得成本波动最小的最优公差。应用实例和分析结果表明了方法的有效性。       

基于NSGA-Ⅱ算法的车身薄板零件公差优化

在汽车制造工业产品开发过程中,需要同时考虑质量与成本之间的矛盾。盲目提高质量要求,将使产品制造成本增加;随意降低成本,则有可能影响质量,导致客户投诉和返修率上升。首先建立概念设计阶段的装配偏差分析模型,用来分析车身装配质量;并选取指数函数作为公差成本函数,以此为基础建立多目标优化模型,然后采用NSGA-II算法优化各个零件的公差。最后利用车身侧围框架案例阐述零件公差分配过程,获得了多目标函数的Pareto解集,取得了较好的优化效果。     

面向质量目标的再制造复杂机械产品装配分组优化配置方法

为提高再制造机械装配精度和装配质量稳定性,提出一种面向再制造质量目标的复杂机械产品装配分组优化配置方法。分析复杂机械再制造装配生产的特点,建立面向再制造质量目标的复杂机械产品分组优化配置方法总体架构;在质量公差精度分级和极值法尺寸链约束的基础上,结合质量损失-公差函数和装配成本函数,在保证质量和成本最小化的目标下,构建面向再制造质量目标的复杂机械产品装配分组优化约束函数,并给出基于模拟退火遗传算法的模型运算过程,求解出动态规划优化配置方案,规范化标准化装配过程,减少再制造装配过程不确定性,确保再制造产品质量;通过某再制造发动机装配过程实例验证该方法的可行性和有效性,为提高复杂机械产品再制造装配质量提供一种切实可行的解决方案。     

Concurrent tolerance design for manufacture and assembly with a game theoretic approach

This paper proposes a game theoretic approach for concurrent tolerance design considering the practical manufacturing process and assembly process, to achieve lower manufacturing cost and good product assemblability. The optimization objectives and constraints for concurrent tolerance design for manufacture and assembly are discussed, and the key technologies for concurrent tolerance design with game theory are investigated, including the strategy set division, payoff calculation, and Nash equilibrium evolution. An optimization algorithm is proposed to achieve concurrent tolerance design with a game theoretic approach, and the genetic algorithm is used to conclude the Nash equilibrium of the game for manufacture and assembly. Finally, a case study is given to verify the proposed approach.     

Multi-objective optimization of machining parameters considering energy consumption

This paper deals with multi-objective optimization of machining parameters for energy saving. Three objectives including energy, cost, and quality are considered in the optimization model, which are affected by three variables, namely cutting depth, feed rate, and cutting speed. In the model, energy consumption of machining process consists of direct energy (including startup energy, cutting energy, and tool change energy) and embodied energy (including cutting tool energy and cutting fluid energy); machining cost contains production operation cost, cutting tool cost, and cutting fluid cost; and machining quality is represented by surface roughness. With simulation in Matlab R2011b, the multi-objective optimization problem is solved by NSGA-II algorithm. The simulation results indicate that cutting parameters optimization is beneficial for energy saving during machining, although more cost may be paid; additionally, optimization effect on the surface roughness objective is limited. Inspired by the second result, optimization model eliminating quality objective is studied further. Comparing the non-dominated front of three-objective optimization with the one of two-objective optimization, the latter is proved to have better convergence feature. The optimization model is valuable in energy quota determination of workpiece and product.     

公差稳健优化设计的研究

为了解决产品加工成本与质量稳健的协调性问题,提出了一种新的公差稳健优化设计数学模型.依据公差稳健设计的思想,考虑产品质量的模糊性,以封闭环误差分布概率密度函数的方差和优质品概率之比为设计目标,建立了公差优化设计产品质量稳健性损失成本目标函数,并研究了优质品率和封闭环误差分布方差的确定方法.以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标,以模糊装配可靠度、可取公差极限范围为约束条件,建立了公差多目标优化数学模型.举例说明了文中所述的公差稳健优化设计方法的应用,采用遗传算法实现了公差的多目标优化设计.实例表明,该方法能够协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最佳.     

Considering the game-theoretic approach and ultra combinative costs on scheduling

In this paper, we consider the different algorithmic and game-theoretic features of scheduling. We apply concepts of cooperative game theory to study states in which a set of brokers encounters ultra combinative costs. These states appear in a diversity of scheduling factors, such as facility location and network design. Although cooperation is improbable when costs are ultra combinative, the motivation to avoid cooperation may lead to an increase in negative externalities. We study the smallest core value of a cooperative game as a means of persuading cooperation. We prove that calculating the smallest core value of ultra combinative cost cooperative games is strongly NP-hard, and we design an approximation structure for this problem that in the margin produces a (3?+?σ)-estimation algorithm. We also apply our approximation structure to get better results for two cases of ultra combinative cost cooperative games that derive from scheduling and matroid optimization.     

尺寸精度约束下再制造产品零部件选配优化方法研究

合理选配再利用件、再制造件、新件等不同来源形式的零部件,是保障再制造产品质量与成本的关键环节。针对待选配零部件尺寸公差对再制造产品质量损失、成本的双重影响特征,通过设计零部件尺寸公差的精度分级机制,实现再制造产品各零部件尺寸精度不低于原新品,获取可行选配方案集;进一步以产品尺寸链精度不低于原新品为约束,建立关于零部件尺寸公差的再制造产品尺寸链精度损失函数、再制造产品总成本函数,构建面向再制造产品成本与质量协同优化的多目标选配优化模型,采用协同进化算法获取最终的选配优化方案,实现在全面提升再制造产品及其零部件尺寸精度的同时,降低产品成本。最后以某机床的再制造进给箱零部件优化选配为例,验证了所提出方法能够有效解决零部件来源形式多、尺寸精度与成本差异性大环境下,以不低于新产品尺寸精度为约束的再制造零部件选配优化问题。     

基于进化博弈的供应链市场进入博弈分析

为分析供应链的结构，在借鉴古诺竞争模型与报童问题模型的基础上，建立了市场无法出清条件下供应链的市场进入博弈模型，从理论上分析并求解了两级供应链的可行结构和均衡结构。对于多级供应链或者企业成本结构更加复杂的问题，引入了基于进化博弈的分析模型，模型中的企业作为博弈参与人采用适应性学习机制，利用仿真试验，分析供应链市场进入博弈问题，验证了实验与理论结果的一致性，从而为分析复杂的供应链结构提供了理论依据和可行方法。     

Concurrent optimization of machining process parameters and tolerance allocation

With the advent use of sophisticated and high-cost machines coupled with higher labor costs, concurrent optimization of machining process parameters and tolerance allocation plays a vital role in producing the parts economically. In this paper, an effort is made to concurrently optimize the manufacturing cost of piston and cylinder components by optimizing the operating parameters of the machining processes. Design of experiments (DoE) is adopted to investigate systematically the machining process parameters that influence product quality. In addition, tolerance plays a vital role in assembly of parts in manufacturing industries. For the selected piston and cylinder component, improvements efforts are made to reduce the total manufacturing cost of the components. By making use of central composite rotatable design method, a module of DoE, a mathematical model is developed for predicting the standard deviation of the tolerance achieved by grinding process. This mathematical model, which gives 93.3% accuracy, is used to calculate the quality loss cost. The intent of concurrent optimization problem is to minimize total manufacturing cost and quality loss function. Genetic algorithm is followed for optimizing the parameters. The results prove that there is a considerable reduction in manufacturing cost without violating the required tolerance, cutting force, and power.     

不确定离散模糊系统的保性能控制

对一类具有范数有界、时变参数不确定性的离散模糊时间系统和一个二次型性能指标的保性能状态控制律的设计问题进行研究。通过采用线性矩阵不等式的方法，导出了存在保性能控制律的一个充要条件，证明了该条件等价于一组线性矩阵不等式的可解性问题，并用这组线性矩阵不等式的可行解给出了保性能控制律的一个参数化表示。在此基础上，通过建立并求解一个凸优化问题，给出了保性能控制律的设计方法。     

Multi-objective optimization for optimum tolerance synthesis with process and machine selection using a genetic algorithm

This paper presents a new approach to the tolerance synthesis of the component parts of assemblies by simultaneously optimizing three manufacturing parameters: manufacturing cost, including tolerance cost and quality loss cost; machining time; and machine overhead/idle time cost. A methodology has been developed using the genetic algorithm technique to solve this multi-objective optimization problem. The effectiveness of the proposed methodology has been demonstrated by solving a wheel mounting assembly problem consisting of five components, two subassemblies, two critical dimensions, two functional tolerances, and eight operations. Significant cost saving can be achieved by employing this methodology.     

基于BOM的质量-成本优化控制模式

在产品设计过程中,质量一成本的优化控制是关键,如何实现产品在有限范围内的质量最优,是企业需要解决的一个实际问题。针对这一问题,首先给出了利用层次分析法估算产品质量等级权重的过程;在此基础上,提出了一种适合按订单设计类型企业的质量一成本优化控制模式;该模式是一个0／1整数线性规划问题,并给出了分枝定界求解算法;最后给出了该模式的一个应用示例。