[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用，复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高，具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据，数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展；分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型；提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法，主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等；给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

矿渣粉磨健康状态识别模型及系统设计

提出一种基于数据挖掘的装备健康状态识别模型,实现对矿渣粉磨系统的运行健康预测。首先,利用一种多算法综合的特征筛选方法对工况数据进行挖掘分析,确定影响设备运行健康状态的评估指标参数;其次,以健康运行状态评估指标为对象,开展系统运行工况状态聚类挖掘,分析历史样本运行数据中的健康工况模式分布,以此为依据定义工况的运行状态类别,建立健康工况模式库;然后,将实时运行数据与健康工况模式库比对,利用自回归积分滑动平均算法(auto-regressive integrated moving average,简称ARIMA)训练预测评估模型,对健康评估指标参数的变化趋势进行预测,获取系统健康状态评估结果;最后,基于上述模型开发了矿渣粉磨健康状态识别系统软件,并应用于某生产现场,验证了该模型及系统的有效性和实用性。     

基于Web2.0的产品配置知识管理

在产品配置系统日益网络化的环境下,为了满足产品配置知识在企业知识网络中更好地共享与重用的需求,将Web2.0的思想和方法引入到产品配置知识管理中.提出了一种基于适配器模式的产品配置知识描述模型,以大众参与的方式来实现企业产品配置知识的积累及其有序化.在此基础上,构建了基于Web2.0的产品配置知识管理系统基本框架,描述...     

以Affordance和功能为共同基础的功能结构图方法拓展

当前功能结构图方法仅以意图域概念"功能"为基础,但同时暗含从现实域出发的考虑,这造成了复杂度耦合,使得绘制过程难以下笔。为解决这一问题,吸收现实域的Affordance概念与功能概念共同作为方法基础,并基于这两个概念将功能结构图方法的绘制分解为:从功能维度逆向思考"人想要发生什么"的倒逼功能结构图,以及从Affordance维度顺向思考"在其环境下可能发生什么"的Affordance功能结构图,从而完成复杂度解耦,得到改良功能结构图方法。该方法解除了绘制过程中的思维混乱,降低了绘制门槛,提高了实用性。     

[智能设计与计划调度]工业大数据环境下的智能服务模块化设计

通过对制造与服务融合中服务运作环境和服务主体需求的分析,提出了一种智能服务的模块化设计方法,该方法采用工业大数据和模块化技术构建智能服务模块体系,包含智能服务大数据环境、智能服务模块分解和智能服务模块优化。利用工业大数据分析智能服务应用、技术和管理三个维度的关系,建立智能服务的模块化设计策略,确定智能服务的初始化模块分解,再基于结构矩阵模型将智能服务初始化模块优化为智能服务模块。通过具体实例的应用,证明了工业大数据环境中智能服务模块化设计策略的可行性和优越性。     

面向快速响应设计的零件资源可重用建模与匹配

针对产品快速响应设计中零件资源的可重用需求,建立了扩展PLIB（ISO 13584）标准的通用零件模型.该模型通过基于PLIB标准元模型的描述层,实现了零件资源一致性的语义描述;通过引入操作层,实现了零件资源在具体应用环境中的功能扩展,并给出了零件资源面向对象的零件族分类组织结构.针对面向对象资源检索中需求域不明确的问题,通过相似性匹配度并结合零件族分类位置权重,给出了覆盖需求域的零件族逐步定位算法,优化了零件资源检索的过程.该方法在一个面向快速响应设计的Web零件资源共享平台上得到了有效的应用.     

基于客户结构阶层和BP的PLM客户需求

为了更详细的分析客户需求信息,提出了面向产品全生命周期管理(PLM)系统的客户需求管理功能结构,研究了客户需求获取和市场需求分析理论.在客户需求获取方面,采用客户结构阶层(CAH)方法,在全生命周期范围内,进行产品性能需求信息的层次化分析;在市场需求分析方面,细分市场结构,应用BP神经网络的自适应和自组织原理,对需求信息进行智能化分类和识别,获取客户需求趋势和产品竞争趋势.结合某服装公司,应用Matlab工具箱进行具体实例研究.结果表明,应用CAH和BP相结合的方法,提供PLM企业准确、有效的需求结构分析信息,最终提高客户满意度.     

大批量定制环境下面向订单设计产品的制造成本估算方法研究

如何估算面向订单设计产品的制造成本,是企业向客户提供和合理报价的前提.为此,提出了基于成本模型的成本估算方法,将客户需求与零件材料、制造工艺间的逻辑关系表示为成本模型,然后根据客户需求参数在成本模型的控制下进行新零件的成本估算.提出了基于特征-零件-部件层次上的成本估算方法.实践证明,该方法可以迅速地获得较为准确的零件制造成本.     

产品族生命周期数据模型及其演化研究

为了更好地描述和管理产品内不同产品数据，提出了由产品主结构维、产品组维和视图维构成的产品族生命周期的3维模型。分析了产品族生命周期内的主结构、产品组和产品的不同演化过程，并采用演化矩阵对不同演化过程进行了形式化描述。产品主结构、产品组和产品的演化矩阵构成了产品族演化过程空间。将产品族模型与产品族演化过程相结合，可以获得产品族中任一产品结构视图对应的产品主结构、产品组和产品视图的演化过程。该方法已经在某电梯厂得到了较好的应用。     

面向复杂模块化产品族演化控制的评价方法

针对模块化产品族的演化控制问题,提出面向模块化产品族复杂程度的网络化评价方法。将产品族中的模块描述为节点,模块间的关系描述为边,并将模块化产品族抽象形成产品系统的模块关系网络。借助模块关系网络,从模块、关系和系统三个层次对产品族进行量化描述,形成由模块信息量、信息耦合比、关重度、关系强度和系统信息结构熵5个量化指标组成的评价体系。基于量化指标的工程意义,设计人员可以对产品族系统进行复杂程度评估和演化状态监控。以某轮式装载机铲斗的模块化系统为例,验证了所提方法的可行性。