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机械工程学报 2024年第15期 316-333页

作者：王殿熙杨波成保忠段明宇高常青济南大学机械工程学院

产品变更设计过程中参数的耦合变更不可避免，为顺利完成解耦，提高变更设计效率，提出一种基于精英回溯-模拟退火混合算法的参数耦合变更路径优选方法。首先，以产品参数及参数间的设计公式为节点，构建以零件为社区的产品参数复杂网... 详细信息

产品变更设计过程中参数的耦合变更不可避免，为顺利完成解耦，提高变更设计效率，提出一种基于精英回溯-模拟退火混合算法的参数耦合变更路径优选方法。首先，以产品参数及参数间的设计公式为节点，构建以零件为社区的产品参数复杂网络模型，通过对模型中参数关联的分析，建立变更传播基本模型；对特征向量中心性算法进行改进，以计算参数变更传播指数，进而结合关联传播强度及成本系数量化参数变更传播代价。在此基础上，考虑参数变更过程中耦合情况的差异性，建立产品参数耦合变更的解耦模型，通过潜在解耦参数节点对耦合的衰减作用，解决参数耦合变更问题。然后，将精英回溯算法同模拟退火算法进行混合，以一定的概率接受其他潜在传播参数作为备选参数，通过变更回溯及路径重构优选变更传播代价最小的传播路径。最后，以某型号桥式起重机小车参数耦合变更为例验证了该方法的有效性。

关键词：参数耦合变更路径优选变更解耦模型变更传播代价精英回溯-模拟退火混合算法

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基于复杂网络的产品多参数耦合变更传播机制分析

基于复杂网络的产品多参数耦合变更传播机制分析

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作者：王殿熙济南大学

学位级别：硕士

在复杂机械产品的设计过程中,变更难以避免。当变更发生时,采用传统的设计方法会导致大量的零部件重新设计,从而对产品的设计周期和设计成本产生重大影响。在此背景下,基于产品参数的特性及其间的关联关系,探索多参数耦合变更传播机制... 详细信息

在复杂机械产品的设计过程中,变更难以避免。当变更发生时,采用传统的设计方法会导致大量的零部件重新设计,从而对产品的设计周期和设计成本产生重大影响。在此背景下,基于产品参数的特性及其间的关联关系,探索多参数耦合变更传播机制是当前函待解决的重要问题,该问题的妥善解决对完善产品变更设计理论,提升企业市场竞争力有着重要的意义。通过查阅相关文献,本文首先对参数变更传播的国内外研究现状进行了深入学习与分析;其次,以解决复杂机械产品设计过程中多参数耦合变更传播问题为核心,以参数耦合变更传播网络模型及基本模型为基础,从产品参数社团特性分析、参数变更传播代价求解、参数耦合关联与解耦分析和参数耦合变更路径优选四方面开展了相关基础研究;最后,以上述研究结论为基础,开发了多参数耦合变更传播及路径优选系统,实现了参数耦合变更的路径优选。本文的主要研究内容如下:建立了产品多参数耦合变更传播基础模型。首先,分析了参数耦合变更状态下产品设计的基本特征,基于产品的多层层次结构,建立了产品隶属关联模型;其次,融合多种零件属性,构建了零件复杂网络模型,在此基础上,对其进行参数扩展,得到了具有社团特征的多参数关联复杂网络模型;再次,基于参数间复杂的关联关系,建立了五种变更传播基本模型;最后,解析了产品基础信息同后续关键技术的连贯性和逻辑性,制定了基于复杂网络理论的产品多参数耦合变更传播机制分析的总体路线。提出了基于零件重要度的参数社团重要度求解方法。首先,基于零件复杂网络模型,将零件的功能属性及故障敏感度作为评价其重要度的主要指标;在功能属性方面,依据零件自身实现的功能和产品整体呈现的功能关联,将零件的功能权重划分为自功能权重与网络属性功能权重两个层面,并分别提出了基于多层层次分析模型和改进的HITS算法的量化方法;在故障敏感度方面,基于三角模糊理论定义了零件的故障风险值,并以此量化零件的故障敏感度权重;最后,基于改进的证据理论,提出了一种融合冲突系数和可信度的算法,并以此为基础,建立了产品零件信任度模型,利用该模型融合零件的功能及故障敏感度权重,求解其为关键零件的信任度,进而完成零件重要度,亦即参数社团重要度的量化分析。以参数耦合变更传播基础模型及具有社团特性的参数复杂网络为基础,进行了多参数耦合变更传播机制分析,主要包含以下几个方面:提出了基于机械-网络混合属性的参数变更传播代价求解方法。从参数变更对产品所造成影响的全方位出发,将变更传播指数、成本系数以及关联传播强度作为参数变更传播代价的评价指标,并分别提出了相应的量化方法:改进了现有的特征向量中心性算法,通过分别求解异同社团的父代与子代特征向量中心性,计算参数的变更传播指数;采用专家评价法建立成本系数以表征参数的变更成本;基于产品设计公式的不同形式提取参数间的性能关联程度,并建立关联强度的量化指标;最后融合三类变量,确定了参数变更传播代价的量化方法。提出了基于参数变更传播逆模型的参数耦合关联分析与解耦方法。通过参数间关联类型的不同组合将潜在传播参数可能产生的变更冲突具体为三种类型,并给出了相应的判断标准;基于变更传播基本模型的逆模型,构建了四类参数耦合变更模型;以最小变更传播代价为优化目标,提出了复杂网络耦合模型识别方法和解耦策略。提出了基于精英回溯-模拟退火混合算法的参数耦合变更路径优选方法。改进现有的回溯算法,通过融合模拟退火算法的内循环算法,构建了精英回溯-模拟退火混合算法;基于网络复杂度、社团重要度及参数变更传播代价给出了该算法的综合评价指标;在进行耦合变更路径优选时,该混合算法能以一定的概率接受其他潜在传播参数作为备选参数节点,将其录入精英库,并在当前路径无法完全吸收变更影响时,将部分变更影响回退到备选参数节点中,进行路径重构,从而完成参数耦合变更路径的优选。根据上述内容,开发了多参数耦合变更传播及路径优选系统。在Solid Works平台上,以Visual Studio为开发工具,C#为开发语言并使用Access作为后台数据库,成功实现了多参数耦合变更传播路径的优选,通过实例运行验证了本文研究方法的有效性。

关键词：变更设计复杂网络多参数耦合变更传播变更传播代价耦合及解耦变更路径优选

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