论文题目: 集成产品开发过程规划及其微观特性分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 古莹奎
导师: 黄洪钟
关键词: 并行工程,集成产品开发,过程建模,质量功能部署,模糊映射,模糊优化
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 集成产品开发(IPD)是并行工程设计理念的外延,它站在全生命周期的高度对产品及其开发过程进行建模以满足现代企业TQCSE的战略目标。从其实质来讲,IPD是一个满足约束条件下的最优控制过程,集成、并行、协调与优化是其本质特征。本文立足于对集成产品开发过程的微观分析,以开发过程的约束规划、信息反馈和协同优化为切入点,对IPD的理论和方法进行详细的研究。 以集成产品开发过程的微观分析为切入点,进行集成产品开发过程建模与微观特性的分析。建立了全过程的约束网络与过程网络模型,并依据反馈控制原理建立了基于约束网络的产品开发过程模型及其过程约束网络模型、过程动态模型和过程协调模型等扩展模型。对开发过程的约束规划、时序关系、依赖关系、信息反馈机制、流向控制、状态转移、动力学特性以及过程间的交互协调进行了详细的阐述和分析。建立了系统动态模型的设计结构矩阵,通过对其分析使过程间的依赖与反馈关系得到优化。运用物理规划、多目标优化、模糊数学原理提出并建立了产品开发过程的规划——评估——反馈三阶控制模式,指出合理的微观过程建模是实现产品开发全过程、全系统、全性能优化的全生命周期设计目标的重要手段。 将产品全生命周期视为一个连续的时变过程,建立了产品开发过程的状态方程和支持全生命周期的开发过程集成化数字定义模型。率先剖析了概念设计、详细设计和改正设计等不同设计阶段上功能域和物理域间映射关系的内容和涵义。综合领域专家知识、设计者偏好和顾客需求等主客观信息,建立了各设计阶段上功能域与物理域之间的模糊映射关系,并依此建立了结构行为参数的特性表。 建立了以产品数据管理系统为信息交换接口和操作平台的基于产品模型与过程模型集成的开发框架。对产品模型与其相关过程模型间的耦合效应进行了分析,提出了以两个模型主线相交织而展开的集成开发模式,并从模型集成的角度剖析产品模型和过程模型间的关系并建立了模型间的耦合机制。既注重过程的逻辑性,又强调了模型信息的完备性,从而可有效地推动产品开发过程的演化。 给出了模糊质量屋的构筑方法,分析了质量屋构筑的优化本质,指出技术要求优先级的变迁和技术要求实现的资源约束是质量屋运用中存在的两个基本问题,并给出了问题解决的途径。建立了反馈信息对需求的影响规则以及信息的反馈控制机制。通过由信息反馈而带来的开发过程重组、过程约束重组和设计者偏好结构重组三种重组活动而实现开发过程从一平衡点向另一平衡点的跃迁或原平衡点处的优化,从而实现产品全生命周期快全优的设计目的。 建立了产品立体式生命周期非线性多目标优化模型,将设计从面向某一特定阶段或特定性能指标的平面式局部规划扩展到立体式整体规划。针对设计参数内关外联的属性和设计约束的模糊性、相关性和传播性导致多目标优化设计中冲突发生和目标间协调性差等现象,应用模糊数学原理,构造尺度函数,增加附加约束,并基于解处的冲突矩阵、协同灵敏度分析以及目标重要度阈值的交互选择建立了基于Pareto解的模糊交互式多目标优化模型。针对产品开发中设计任务的分配问题,提出建立尽可能完备的设计方案备择集,经竞争机制对初始方案进行遴选后,根据设计任务分配的复杂程度分别构造整数规划或交互式物理规划模型进行设计方案的优选,从而得到满足任务分配要求和设计者偏好的方案组合。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
引言
1．1 选题的科学依据及意义
1．2 集成产品开发过程的特征
1．3 集成产品开发过程的国内外研究现状
1．3．1 国外研究状况
1．3．2 国内研究状况
1．4 存在问题分析
1．5 论文的选题背景和框架结构
1．6 论文主要工作
1．7 本章小结
参考文献
第二章 集成产品开发过程建模的理论与方法
引言
2．1 集成产品开发的概念
2．1．1 集成产品开发的内涵与定义
2．1．2 集成产品开发的范围
2．1．3 集成产品开发的特征
2．2 集成产品开发过程建模技术
2．2．1 过程模型的概念
2．2．2 集成产品开发过程建模的意义
2．2．3 集成产品开发过程的建模标准
2．2．4 集成产品开发过程建模的主要方法
2．3 集成产品开发过程管理与协调
2．3．1 进行产品开发过程管理与协调的必要性
2．3．2 产品开发过程管理与协调的内涵
2．4 集成产品开发过程优化技术
2．4．1 集成产品开发过程优化的意义
2．4．2 集成产品开发过程优化建模原则
2．4．3 集成产品开发过程优化方法
2．5 集成产品开发过程评价与分析技术
2．5．1 过程评价与分析的目的
2．5．2 产品开发过程评价的内容
2．6 集成产品开发过程建模中不确定性问题的处理方法
2．6．1 模糊集理论
2．6．2 物理规划
2．7 本章小结
参考文献
第三章 基于约束网络的产品开发微观过程规划模型
引言
3．1 基于约束网络的产品开发过程模型
3．1．1 相关定义
3．1．2 过程流状态
3．1．3 过程模式
3．1．4 过程逻辑关系
3．1．5 过程流向的判定
3．2 约束网络
3．2．1 约束的种类
3．2．2 约束的属性
3．2．3 约束网络的建立
3．2．4 约束变量定性依赖关系的推理
3．2．5 约束网络的约简
3．3 产品开发过程网络的建立
3．3．1 过程网络的表示
3．3．2 过程网络的约简
3．3．3 过程关系的推理
3．3．4 基于模糊逻辑的过程依赖关系推理
3．4 过程的状态转换
3．5 过程的动态模型
3．5．1 系统中的反馈控制
3．5．2 过程动态模型的建立
3．5．3 动态模型的外延
3．5．4 动态模型的结构矩阵
3．6 产品开发过程的三阶控制模式
3．6．1 一阶规划模型
3．6．2 二阶评估模型
3．6．3 三阶反馈模型
3．7 基于约束网络的产品开发过程规划问题分析
3．8 本章小结
参考文献
第四章 产品开发过程中功能域与物理域的模糊映射
引言
4．1 支持全生命周期的集成产品开发过程模型
4．2 生命周期过程状态方程
4．3 功能域与物理域间的模糊映射
4．3．1 功能域与物理域的关系
4．3．2 常规功能域与物理域映射关系分析的缺陷
4．3．3 功能域与物理域的模糊映射关系
4．3．4 结构行为参数表的建立
4．4 本章小结
参考文献
第五章 基于产品模型与过程模型集成的产品开发模式
引言
5．1 相关定义
5．2 基于模型集成的产品开发框架
5．3 基于模型主线的开发模式
5．4 产品模型与过程模型内部元素间的关系
5．5 产品模型与过程模型的耦合机制
5．5．1 耦合模型
5．5．2 模型耦合中的三种协调方式
5．6 本章小结
参考文献
第六章 基于信息反馈的模糊质量功能部署
引言
6．1 质量功能部署概念
6．2 产品开发过程中信息反馈与过程需求间的关系
6．2．1 需求关系的识别
6．2．2 需求间冲突协同关系的识别
6．2．3 反馈信息对过程需求的影响
6．3 基于模糊集理论的质量屋
6．3．1 模糊质量屋的构筑过程
6．3．2 质量屋构筑的本质分析
6．3．3 对质量屋中存在问题的分析
6．3．4 应用
6．4 基于信息反馈的模糊多级QFD
6．4．1 产品开发过程的微观反馈模型
6．4．2 模糊多级QFD
6．5 本章小结
参考文献
第七章 集成产品开发过程中的优化技术
引言
7．1 支持全生命周期的集成产品开发过程多目标优化
7．1．1 产品立体式生命周期设计多目标优化问题的提出
7．1．2 产品立体式生命周期设计多目标优化模型的建立
7．2 基于Pareto解的模糊交互式优化在集成产品开发中的应用
7．2．1 产品设计过程中的耦合因素
7．2．2 基于Pareto解的产品设计模糊协同优化模型
7．2．3 实例分析
7．3 集成产品开发微观任务优化分配方法
7．3．1 设计任务与实体的关系
7．3．2 备择方案的产生
7．3．3 备择方案的初步遴选
7．3．4 最终方案的优选
7．3．5 实例分析
7．4 本章小结
参考文献
第八章 工程应用
引言
8．1 ZL50E型装载机改型开发过程的动态特性分析
8．2 ZL50E型装载机改型开发过程方案评判
8．3 装载机用蜗杆传动设计过程分析
8．4 装载机用减速器高速齿轮轴设计过程的模糊映射
8．5 应用于ZL50型装载机的基于模型集成的开发模式
8．6 ZL50E型装载机用减速箱开发过程的多级QFD
8．7 本章小结
参考文献
第九章 结论与展望
9．1 结论
9．2 展望
创新点摘要
攻读博士期间完成的学术论文、科研工作及获奖情况
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-07-04
参考文献
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