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复杂产品不确定性智能设计研究综述与展望

机械工程学报 2023年第19期59卷 213-236页

作者：洪兆溪冯毅雄娄山河宋秀菊胡炳涛张志峰谭建荣浙江大学宁波科创中心宁波315100 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 南洋理工大学机械与宇航工程学院新加坡637460

不确定性现象普遍存在于各个设计环节,使得复杂产品的设计过程越来越复杂,正确认识并掌握设计过程中的各种不确定性是复杂产品智能设计取得成功的必要条件。系统梳理了产品设计中的不确定性因素种类与特征,聚焦于不确定性智能设计的设... 详细信息

不确定性现象普遍存在于各个设计环节,使得复杂产品的设计过程越来越复杂,正确认识并掌握设计过程中的各种不确定性是复杂产品智能设计取得成功的必要条件。系统梳理了产品设计中的不确定性因素种类与特征,聚焦于不确定性智能设计的设计流程,围绕用户需求不确定性智能分析、功能结构不确定性智能求解、设计方案不确定性智能决策、局部参数不确定性智能优化四个方面,分析了其研究现状与应用场景。针对现有不确定性智能设计中存在的强模糊冗余条件下设计意图难提取、不完全可信条件下功能行为难推理、不完备区间条件下设计方案难决策、混合不确定条件下结构性能难预测等问题,提出了复杂产品不确定性智能设计的未来研究方向。

关键词：复杂产品不确定性智能设计用户需求分析功能结构求解设计方案决策局部参数优化

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复杂产品研发项目技术风险扩散建模与仿真

系统工程理论与实践 2019年第6期39卷 1496-1506页

作者：杨乃定李芮萌张延禄刘慧西北工业大学管理学院

通过识别复杂产品研发项目中任务间功能关联和组织任务间执行关联,建立基于技术关联的研发项目组织-任务相依网络模型.在此基础上,分析技术风险事件发生时组织任务间相互作用机理,构建复杂产品研发项目技术风险扩散动力学模型,并针对由... 详细信息

通过识别复杂产品研发项目中任务间功能关联和组织任务间执行关联,建立基于技术关联的研发项目组织-任务相依网络模型.在此基础上,分析技术风险事件发生时组织任务间相互作用机理,构建复杂产品研发项目技术风险扩散动力学模型,并针对由少数任务引发的技术风险扩散进行仿真.结果表明:少数任务引发的技术风险扩散会在短时间内造成较大影响,扩散过程经历缓慢扩散,失控扩散,最终达到相对稳定状态;扩散范围与组织网络规模呈近似“倒U”型关系;组织网络规模一定时,组织任务间执行关联越均匀,相依网络鲁棒性越差;存在最佳风险资源投入量使得技术风险的影响范围保持在最低水平;不同袭击策略对技术风险扩散的影响没有明显差异.研究成果丰富了风险扩散动力学理论,对提高复杂产品研发项目抗风险能力提供建议.

关键词：研发项目复杂产品相依网络技术风险风险扩散

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复杂产品多分辨率模型跨层次切换技术

系统仿真学报 2022年第5期34卷 944-953页

作者：李玮张文嘉张和明清华大学自动化系北京100084

在复杂产品研发设计过程中,不同设计阶段有不同的设计目标,并依据仿真目标有不同类型的仿真任务,需要不同分辨率的复杂产品仿真模型参与仿真。针对多分辨率特性对模型与接口进行定义,在此基础上研究模型分辨率的控制机制,对系统结构状... 详细信息

在复杂产品研发设计过程中,不同设计阶段有不同的设计目标,并依据仿真目标有不同类型的仿真任务,需要不同分辨率的复杂产品仿真模型参与仿真。针对多分辨率特性对模型与接口进行定义,在此基础上研究模型分辨率的控制机制,对系统结构状态和模型分辨率状态分别建立描述机制,提出系统分辨率的控制机制,梳理出一种跨层次切换技术。经过实验验证,该方法可有效解决模型分辨率切换问题,在保证仿真精度的同时,提升仿真效率,节省所需的仿真资源。该方法结构简单,有望在未来进一步推广使用。

关键词：复杂产品多分辨率模型分辨率控制机制切换技术

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复杂产品设计变更传播路径的多目标优选

计算机集成制造系统 2021年第3期27卷 842-856页

作者：李从东章志伟曹策俊张帆顺暨南大学管理学院广东广州510632 暨南大学物联网与物流工程研究院广东珠海519070 重庆工商大学管理科学与工程学院重庆400067

在防范复杂产品设计变更雪崩式传播时,为了减少变更传播对研发时间和设计成本产生的负面影响,提出一种面向设计变更传播路径的多目标优选方法。首先,引入“功能-行为-结构(FBS)”模型和多重网络理论对设计变更传播路径进行表达。然后,... 详细信息

在防范复杂产品设计变更雪崩式传播时,为了减少变更传播对研发时间和设计成本产生的负面影响,提出一种面向设计变更传播路径的多目标优选方法。首先,引入“功能-行为-结构(FBS)”模型和多重网络理论对设计变更传播路径进行表达。然后,以包括节点全面距离、加权聚集系数、边介数以及传播概率在内的路径变更传播强度(PCPI)、变更任务执行时间和变更成本最小化为优化目标,建立多目标0-1整数规划模型。进一步,采用改进遗传算法(IGA)求解所建立的模型。最后,通过家用分体式空调主机的设计变更来验证所提方法的可行性和有效性。结果表明:①路径变更传播强度、变更任务执行时间和变更成本明显影响复杂产品设计变更传播路径的优选方案;②将三者同时纳入到设计变更传播路径的优选活动中有助于限制变更传播影响、加快产品上市时间以及降低产品成本。

关键词：复杂产品设计变更传播路径多重网络 0-1整数规划模型改进遗传算法

复杂产品MRO协同服务链建模与不确定性分析方法

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计算机集成制造系统 2019年第2期25卷 326-339页

作者：杨新宇胡业发武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 郑州轻工业学院机电工程学院河南郑州450002

针对复杂产品维护、维修和大修(MRO)协同服务链中存在大量不确定性,其关系杂乱而不能进行有效的分析建模的问题,在分析复杂产品MRO协同服务链特点的基础上,建立了复杂产品MRO协同服务链结构模型;提出一套复杂产品MRO协同服务链不确定性... 详细信息

针对复杂产品维护、维修和大修(MRO)协同服务链中存在大量不确定性,其关系杂乱而不能进行有效的分析建模的问题,在分析复杂产品MRO协同服务链特点的基础上,建立了复杂产品MRO协同服务链结构模型;提出一套复杂产品MRO协同服务链不确定性建模与分析方法,从面向复杂产品MRO协同服务链结构基元和面向服务过程两个层面分析了不确定性因素的来源,定义了显性和隐性不确定性的概念,建立了层次性不确定性传播关系模型;考虑各类不确定性因素的不确定度波动范围和概率对不确定性因素敏感性的影响,提出一种两层次的复杂产品MRO协同服务链不确定性因素敏感性分析方法。案例验证表明,所提不确定性传递模型和敏感性分析方法能够支撑复杂产品MRO协同服务链不确定性的预防控制。

关键词：复杂产品 MRO协同服务链协同单元不确定性敏感性分析法

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复杂产品数字孪生装配模型表达与精度预测

计算机集成制造系统 2021年第2期27卷 617-630页

作者：易扬冯锦丹刘金山陈长江刘晓军倪中华东南大学机械工程学院江苏南京211189 北京卫星制造厂有限公司北京100094 上海航天设备制造总厂有限公司上海200240

针对复杂产品装配过程中装配模型/数据/信息脱节、精度预测不准确、缺乏现场装配有效指导等实际工程应用问题,提出复杂产品数字孪生装配模型表达与精度预测方法。给出基于数字孪生的复杂产品装配精度预测方法总体流程;其次,将数字孪生... 详细信息

针对复杂产品装配过程中装配模型/数据/信息脱节、精度预测不准确、缺乏现场装配有效指导等实际工程应用问题,提出复杂产品数字孪生装配模型表达与精度预测方法。给出基于数字孪生的复杂产品装配精度预测方法总体流程;其次,将数字孪生装配模型表达划分为装配对象模型和装配工艺模型,并明确了产品数字孪生装配模型的精准建模机制;在此基础上,采用基于实测数据的装配偏差传递更新迭代机制实现融合多维度误差源的产品装配误差分析计算与装配精度预测;最后,以某型卫星结构部装为例搭建了复杂产品数字孪生装配软硬件系统平台,并通过实例验证了所提方法的可行性,为复杂产品装配精度预测与保障提供了一种切实可行的新思路和新途径。

关键词：复杂产品数字孪生装配精准建模装配实测数据精度预测

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基于逆序层优先的柔性综合调度算法

电子与信息学报 2022年第5期44卷 1554-1562页

作者：谢志强王茜哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150000

针对以往柔性综合调度算法均考虑正向调度,导致需要考虑目标工序的多紧前工序约束条件,难以合理安排相关工序进而影响产品完工时间的问题,该文提出一种基于逆序层优先的柔性综合调度算法。首先,提出逆序层优先策略,将各工序分配至逆序... 详细信息

针对以往柔性综合调度算法均考虑正向调度,导致需要考虑目标工序的多紧前工序约束条件,难以合理安排相关工序进而影响产品完工时间的问题,该文提出一种基于逆序层优先的柔性综合调度算法。首先,提出逆序层优先策略,将各工序分配至逆序层待调度工序集;其次,提出动态拟长路径策略,确定各逆序层待调度工序集中工序的调度顺序;然后,分别提出设备选择策略和设备抢占策略以确定目标工序的加工设备以及加工时间;最后,提出基于完工时间翻转的调度方案转换策略,将逆序调度方案转换为正序调度方案。实例表明,和已有主流算法相比,该算法在不提高算法复杂度的前提下能够缩短产品完工时间。

关键词：综合调度逆序层优先复杂产品柔性设备动态长路径

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复杂产品绿色设计集成管理框架研究

机械设计与研究 2022年第3期38卷 152-157页

作者：高古月王瑞昌张先燏明新国上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为突破复杂产品绿色设计技术,提升复杂产品绿色设计效率,对复杂产品绿色设计过程中的业务流程和数据资源进行集成,本文以船舶行业绿色设计集成管理模式为调查对象,总结了复杂产品绿色设计集成管理内容,并在此基础上提出了复杂产品绿色... 详细信息

为突破复杂产品绿色设计技术,提升复杂产品绿色设计效率,对复杂产品绿色设计过程中的业务流程和数据资源进行集成,本文以船舶行业绿色设计集成管理模式为调查对象,总结了复杂产品绿色设计集成管理内容,并在此基础上提出了复杂产品绿色设计集成管理框架。利用集成管理平台进行复杂产品绿色设计,可以提升设计效率,缩短设计周期,将有利于推动复杂产品的绿色化转型。

关键词：复杂产品绿色设计集成管理模式

基于Attention-BLSTM的复杂产品制造质量预测方法

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计算机集成制造系统 2023年第12期29卷 3974-3984页

作者：房鑫洋张洁吕佑龙左丽玲刘骁佳东华大学机械工程学院上海201620 东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620 上海航天精密机械研究所上海201600

复杂产品制造过程中工艺数据的高维特性以及工艺数据间的复杂关联特性,使得工艺数据中的深层次关键工艺特征难以挖掘,限制了产品质量的准确预测。鉴于此,提出一种基于注意力机制(Attention)与双向长短期记忆网络(BLSTM)的复杂产品质量... 详细信息

复杂产品制造过程中工艺数据的高维特性以及工艺数据间的复杂关联特性,使得工艺数据中的深层次关键工艺特征难以挖掘,限制了产品质量的准确预测。鉴于此,提出一种基于注意力机制(Attention)与双向长短期记忆网络(BLSTM)的复杂产品质量预测方法。首先,设计数据预处理环节进行工艺数据清洗以及互信息特征筛选。然后,运用BLSTM网络模拟产品制造过程误差的复杂传递特性,挖掘上下游工艺参数的关联关系,输出BLSTM所有时刻提取的关联化工艺特征;同时,设计了Self-Attention网络,自学习各时刻关联化工艺特征对最终产品质量贡献的差异,对不同时刻工艺特征分配不同注意力权值,以强化关键特征。通过以上两阶段特征处理方式,实现深层次关键工艺特征的挖掘。最后,以关键特征作为输入层,通过反向传播神经网络(BPNN)实现复杂产品质量的准确预测。实验表明,相较于BPNN、长短期记忆神经网络(LSTM)、BLSTM以及XGBoost、基于粒子群优化的支持向量(PSO-SVR)、随机森林-贝叶期优化(BO-RF)等主流质量预测方法,所提方法有效提高了预测精度。

关键词：复杂产品质量预测双向长短期记忆网络注意力机制