成本元驱动的复杂机电产品设计过程经济性求解与演化方法研究

设计是制造业竞争的焦点，技术性和经济性是产品广义质量的最重要体现。然而，设计过程中信息不完整，且成本信息因依赖于产品的设计信息而滞后于设计决策对其的需要。本项目提出一种基于成本元建模的经济性求解新思路，探索面向复杂机电产品设计进程的技术性经济性的融合、决策方法以及基于经济性求解模型的反向宽解域创新求解方法：（1）研究复杂机电产品设计过程成本的形成机理与演化规律，建立基于成本元的经济性求解模型；（2）研究面向创新设计早期阶段的成本正向求解方法，建立功能-原理方案-虚结构-成本元映射模型及多智能体感知-选择-综合求解模型；（3）研究基于经济性设计求解模型反向驱动的宽解域创新设计求解方法，通过反向重建原理方案结构拓宽合理设计解的范围；（4）以多类典型复杂机电产品为实例，验证以上方法的有效性。本项目研究对于设计早期阶段贫信息下的技术性经济性综合优化，从时间维和空间维扩展合理设计解范围有参考意义。

设计是制造业竞争的焦点，技术性和经济性是产品广义质量的最重要体现。本项目针对设计过程中经济性信息因依赖技术性信息而滞后于设计决策对其需要的问题，研究面向复杂机电产品设计进程的技术性经济性的融合、决策方法以及基于经济性求解模型的反向宽解域创新求解方法，对于设计过程产品经济性求解与决策有参考意义。主要研究工作和成果如下：.1. 建立了面向设计全过程经济性求解与决策的成本元模型。用成本元表达产品成本结构中与经济性有关的过程、活动、操作、决策等行为所涉及的信息集，并将成本元模型用于设计过程产品经济性正向、反向求解，揭示了产品在设计过程中经济性的形成与演化过程。.2．研究了设计早期阶段的成本正向求解方法。分析了产品设计早期影响成本估算精度的因素，提出了基于加权欧氏距离的评价设计早期阶段贫信息贫样本估算问题中估算样本与待估算产品的相似度模型，并在后续的样本拟合中考虑这种相似性的优先程度，有效地提高了此类估算的精度；提出了产品“成本聚类”的概念，通过对适应性设计和变型设计过程中成本估算样本进行成本聚类得到最有估算参考价值的成本优类，从而提高估算精度。.3. 研究分析了详细设计阶段影响机加工产品成本估算精度的主要因素，提出了零件特征组合描述方法，探讨了该方法对零件加工工艺的影响，并将其应用于基于特征和加工工艺的零件成本估算过程，与单特征工艺推理相比，有效地修正了工艺规程，提高了基于加工过程的成本估算精度。在此基础上开发了成本估算原型系统。.4. 提出“动作单元”方法，构建了基于动作单元的设计历史产品从结构—原理方案的逆求解模型，实现了在新产品设计中设计历史经济性信息的有效借鉴，从而尽可能将经济性决策的时间提前。建立了基于参数映射的设计意图捕捉模型，实现了设计意图与参数化设计的有效集成，以叉车为实例验证了方法的有效性。