报废汽车再制造特性反演设计理论与方法研究

To realize product design for remanufacture (DfRem) and increase the quality and efficiency of product development, the project about study on theory and method of End-of-Life vehicle inverse design for remanufacture is presented. The existed DfRem methods have limits in one-sidedness and implementation.The project recognizes remanufacturability correlation factors by analyzing the relationship among end-of-life vehicle’s failure mode, mechanism and remanufacturing reuse. Moreover, according to the product’s hierarchy structure, the product’s remanufacturability are configured and improved by the remanufacturing design rules, which lays a foundation for product inverse design for remanufacture. Main research contents of the project include modeling of product’s failure mode, product’s remanufacturability configuration drived by object component, active navigation of remanufacturing design rules , multi-granularity prediction method of product’s remanufacturing performance, etc. Finally, the prototype system is developed to verify the feasibility of the presented methods and theory in the project. .The new academic achievements are gained in inverse DfRem theory for product, the multi-granularity prediction of the product’s remanufacturability, and product’s remanufacturability configuration drived by object component in the project..Studying of the project is of significance for the improving of products’ remanufacturability, remanufacturing cost reduction, energy saving and emission reduction, and so on.

为便于实施和提高产品再制造设计效率和质量,以报废汽车产品为研究对象，提出了报废汽车再制造特性反演设计理论与方法研究课题。针对已有再制造设计方法存在片面性和实施困难的不足，本项目通过分析报废汽车失效模式、机理与再制造重用间的关系和抽象化描述，识别出再制造特性关联因子，按照产品层次结构进行再制造特性优化配置，并应用再制造特性设计规则进行产品设计改进。项目主要研究了失效模式信息模型构建、目标驱动的再制造特性优化配置、再制造特性设计规则主动导航、产品多粒度再制造性能预测与反馈方法，并开发原型系统对所提方法和理论进行应用验证。.本项目在基于失效模式的再制造特性反演设计理论、产品多粒度再制造性能预测方法、目标驱动的再制造特性配置等方面取得了创新。.本项目的研究对于提高产品再制造潜能、降低再制造成本、促进节能减排等方面具有重要意义。

再制造设计可从源头提高产品再制造性能，针对已有再制造设计方法存在的片面性和实施困难的不足，本项目以报废汽车产品为研究对象，失效模式分析为基础，再制造设计知识为支撑，提出了报废汽车再制造特性反演设计理论与方法。. 研究了失效模式与再制造决策的关系，构建了产品层次递阶失效模式传递链模型，为便于计算机处理和描述，通过多色集合映射转换为失效模式信息传递多色模型；研究了失效模式与再制造特性间的关系，提出了再制造特性设计规则识别与主动导航技术，基于质量功能配置法构建了失效模式与再制造设计特征、再制造设计准则之间的映射关系，提出基于多色集合的再制造设计规则推理技术，实现了失效模式到用户需求、再制造特性设计规则的递阶映射；从材料选择、结构轻量化和结构模块化等角度实现了产品再制造特性的优化配置；研究了再制造目标组件识别与再制造拆卸规划问题，提出了基于遗传算法的多人协作再制造拆卸序列与任务规划方法，并基于Matlab开发了原型系统；提出了基于KT法和熵权法的再制造成形方案层次决策方法；以曲轴、连杆等汽车零部件为对象，提出了基于失效模式的再制造工艺优化方法，应用ProModel实现了再制造生产线仿真优化；从拆卸、清洗、再制造修复三个关键环节提取了再制造影响因素，通过框架知识表示法和规则匹配进行再制造特性反馈和设计过程的主动导航；构建了多维递阶再制造性评估模型，实现了基于分段递阶综合评价和可拓评价法的退役机械零件定性评价；提出了基于载荷谱概率模型与疲劳寿命分析理论的剩余疲劳寿命计算方法，实现了零件的定量评价。. 本项目的研究揭示了失效模式到再制造特性的映射机制，创新了再制造特性设计方法，解决了再制造特性数据获取困难、实施困难等不足，对于提高产品再制造设计效率、节能减排等方面具有重要意义。