基于多域可供性的复杂产品布局再设计方法研究

To realize the knowledge integration problem during the complex product layout scheme design process, the methods of complex product layout redesign on multi-domain affordance is presented. To solve the limitation of correlation between the top principles scheme design and the underlying structural layout design in the functionality and functional decomposition based traditional design, this topic introduces the affordance. Meanwhile, this topic develops the affordance domain, through which expresses the set for fusion associated behavior relationship among the functional-domain, the motion-domain, the behavior-domain, the layout interface-domain, and the layout module-domain. Via regarding the multiple domain affordance as a link to fusion design, supported by scheme design knowledge, this topic aims to develop a holistic system complex product layout redesign solution through: construction of the whole machine affordance layout integration model, design method for layout changes cross-domain cross-layer collaboration process, adaptive reconfiguration method of multi-dimensional layout scheme, and techniques for evaluation of the multiple domain fusion effect and layout scheme of prediction feedback method, development of complex product multi-domain fusion layout scheme design system, and application in typical complex products. The proposed research will contribute to innovation through: construction for affordance map and affordance layout integration model, design methods for complex product layout and dimensional regeneration collaborative design, techniques for complex product layout scheme of coupling dynamic evaluation. Results from the proposed research effort will be of important significance to effectively mining complex product design potential, improving the design efficiency and quality, contributing to advance complex product scheme design theory, and increasing product energy saving section index.

为实现复杂产品布局方案设计过程的知识融通问题，提出基于多域可供性的复杂产品布局再设计方法。针对基于功能及功能分解的传统方案设计中顶层的原理方案设计与底层的结构布局设计关联的局限性，本项目引入可供性，拓展了可供性域，表达功能域、运动域、行为域、布局接口域、布局模块域等多设计域之间的融合关联行为关系集合。以多域可供性为纽带，以方案设计知识为支撑，研究整机可供性布局融合模型构建方法、布局更改跨域跨层协同设计方法、多维度的布局方案适应性重构方法、多域融合效应评价与布局方案预测反馈方法等，开发复杂产品布局方案设计原型系统，并在典型复杂产品中进行应用验证。本项目在可供性图谱与可供性布局融合模型、复杂产品布局多维度再生协同设计方法、复杂产品布局方案耦合动态评价技术等方面取得创新。本项目的研究对于有效挖掘复杂产品再设计潜能、提高设计效率和质量、完善产品方案设计理论、提升产品节能节资指数等方面具有重要意义。

为实现复杂产品布局方案设计过程的知识融通问题，针对基于功能及功能分解的传 统方案设计中顶层的原理方案设计与底层的结构布局设计关联的局限性，引入可供性， 拓展了可供性域，以多域可供性为纽带，以方案设计知识为支撑，提出了基于多域可供 性的复杂产品布局 再设计方法。研究了基于可供性的产品生命周期维度行为关系表达机 制，提出了复杂产品可供性模糊关联偏好图模型、可供性维修性矩阵、可供性与布局特 性矩阵；研究了维修性需求、可供性之间的耦合关系，提出了基于可供性偏好度和维修 性需求满意度的可供性特性识别技术。在复杂产品可供性模糊关联偏好图、可供性维修 性矩阵基础上，给出了可供性偏好度和维修性需求满意度函数。构建了基于模糊神经网 络的维修性需求与产品可供性融合映射模型；面向加工工艺域-功能域-运动域-布局方案 域，研究了复杂产品布局方案知识属性，提取了布局方案特性集，构建了复杂产品布局 设计知识多粒度分解模型，提出了基于相对知识粒度的单粒度布局知识约简算法、基于 证据理论的多粒度布局知识属性重要度融合方法，构建了复杂产品布局方案库；研究了 多域可供性与布局特性多参数关联关系，提出了基于可共性评价的复杂产品布局方案预 测方法。对产品期望可供性和不被期望的可供性进行综合评价，以布局方案特性为输入，可供性评价值为输出，建立了布局方案预测模型。以可供性综合评价预测值为适应度函数，可供性综合评价值最大为目标，采用遗传算法机制进行求解最佳布局方案;提出了基于部件间约束的复杂产品布局方案预测方法，以加工中心最小占地面积为目标，考虑部件间、操作人员的操作空间与部件干涉问题，给出不干涉约束以及相邻约束，通过遗传算法进行求解得到加工中心最优布局方案;开发了复杂产品原理方案设计原型系统，并在典型复杂产品数控加工中心中进行了应用验证。本项目的研究对于提高复杂产品再设计潜能、提高设计效率和质量、完善产品方案设计理论等方面具有重要意义。