考虑认知和随机不确定性的多学科可靠性设计优化

针对复杂产品设计内在的多源多类不确定性问题及其相关的产品质量问题，本项目将多学科设计优化理论与可靠性设计方法相结合，开展复杂产品多学科可靠性设计优化理论与方法研究。主要内容包括：（1）研究复杂产品工程设计不确定性来源及其特性，提出多源不确定性的表达与量化方法；（2）研究确定多学科非概率可靠性评价指标，建立认知与随机不确定性条件下的多学科可靠性综合评价指标体系；（3）研究可靠性分析方法与多学科设计优化策略的集成机制，提出能同时处理多源不确定性的多学科可靠性统一分析方法；（4）研究多学科可靠性多层嵌套优化解耦理论；（5）以航空航天复杂产品为例开发原型系统并进行关键技术验证。本项目一方面丰富和发展复杂产品多学科分析、设计优化的理论与方法；另一方面为保障复杂产品的质量提供新的技术手段与方法。

围绕多源不确定性下的复杂产品设计优化与可靠性问题，本项目将多学科设计优化理论与可靠性设计方法相结合，开展了复杂产品多学科可靠性设计优化理论与方法的研究。取得的研究成果包括：（1）提出了基于概率和凸模型理论的多源不确定性建模方法，并基于概率、可能性和证据理论提出了多源不确定性量化方法；（2）建立了多源不确定性下多学科系统的可靠性综合评价指标体系；（3）针对同时含有随机和认知不确定性的多学科可靠性设计优化问题，分别提出了高效的序列化多学科可靠性分析方法、高精度的基于鞍点近似的多学科可靠性统一分析方法、以及基于卡方分布的多学科可靠性统一分析方法；（4）提出了多源不确定性下多学科可靠性设计优化嵌套结构解耦方法，该方法从整体计算流程、确定性多学科设计优化和多源不确定性下多学科可靠性分析三个方面提高了计算效率；（5）提出了基于Web的多学科集成设计平台的框架体系，开发了相应的多学科可靠性设计优化系统，并在航天领域结合飞航装备的设计开展了应用。该项目共发表国际权威学术期刊论文5篇，均被SCI检索，得到了同行研究者的关注和认可：其中一篇文章三年内在SCI数据库内被他引39次；在国内权威核心学术期刊和国内外重要学术会议上发表学术论文13篇，目前已有8篇被EI检索；根据本项目研究内容撰写的专著已入选华中科技大学出版社《智能制造与机器人理论及技术研究丛书》出版计划；培养博士研究生3名（其中1名在读），硕士研究生4名（其中3名在读）；取得软件著作权2项，受理软件著作权1项；取得发明专利授权1项，提交发明专利申请1项。本项目提出的一些理论与方法已经在航天领域进行了应用，并得到了高度评价。本项目完成了规定的研究内容，达到了预期目标，不仅丰富和发展了复杂产品多学科分析、设计优化的理论与方法，也为推进多源不确定性下的多学科可靠性设计优化在工程实际中的具体应用产生了积极实际作用。