绿色需求驱动的产品设计方案生成与决策关键技术研究

In the phase of product conceptual design, it has become a hot topic of green design that modeling, generation and decision-making from a life cycle perspective. However, due to the multiple-domain and heterogeneous characteristic of life cycle design and uncertainty of conceptual design, it is difficult to effectively transfer and deliver the eco-requirement information so as to generate the product design. This project intends to focus on the following researches:(1) the representation of eco-requirement and mapping of multiple-domain of the product life cycle design so as to build the network of eco-requirement transferring, (2) the delivery and distribution of eco-requirement: the method of accurately distributing eco-requirement to design based on the two-step house of quality method and further driving the design generation, (3) decision making for product conception design under uncertain and vague condition: the sort of design proposals based on fuzzy QFD, (4) the verification of theories and development of tools will be done in combination with some typical product. This research could provide a systematic solution for the green product conceptual design and enriches the theory of the green design.

在方案设计阶段，从全生命周期考虑产品绿色需求，提供系统化的设计方案生成与决策方法是当前国内外绿色设计领域研究热点。然而由于产品全生命周期设计的多域、异构的特点以及方案设计阶段的不确定性，导致无法实现绿色需求向设计方案的有效传递和精准分配，进而影响设计方案的生成和决策。围绕该问题，本项目拟重点研究：（1）研究绿色需求的表达和设计方案的全生命周期多域关联映射方法，建立绿色需求多层次传递路径；（2）研究绿色需求有效传递机制，基于二阶闭环质量屋建立了绿色需求向设计方案精准分配方法，为设计方案自动生成提供支持；（3）研究不确定条件下的方案决策与优化方法,建立基于模糊QFD的方案排序方法；（4）结合典型产品进行工具开发和理论验证。该研究能够为绿色产品方案设计提供系统性的技术体系和解决方案，为绿色设计提供共性基础理论与方法支持。

本项目对面向绿色需求的机电产品全生命周期设计方案的生成与决策方法进行了重点研究，主要包括：研究了如下6项内容：（1）基于“绿色特征”的产品全生命周期信息三级映射模型，实现了机电产品设计方案生成过程中绿色设计需求的精准分配；（2）绿色需求驱动下的产品设计方案表达方法，构建了FSMP产品全生命周期设计方案多域表达机制；（3）基于希望树搜索的设计方案生成方法，实现了环境影响评估导向的设计方案生成；（4）基于蒙特卡罗的绿色设计敏感性分析，为绿色设计方案的变更优化提供方向。（5）基于约束满足理论的产品全生命周期设计方案生成方法，实现了设计方案在多维约束下的有效生成。（6）面向低碳设计的多层级集成框架，简化了设计阶段的碳排放评估流程，实现了设计方案关键信息与碳排放的映射匹配。项目部分研究成果在机床、举升机等典型机电产品进行了实施应用。发表论文、著作、标准等主要包括：（1）发表或录用论文7篇，均为SCI/EI收录。（2）开发软件支撑系统1项，并取得软件著作权1项。（3）申请发明专利1项。（4）本项目负责人王黎明参与编写“绿色制造丛书”系列中《绿色设计系统集成技术》部分章节。（4）培养博士研究生1名，硕士研究生5名。（5）在本项目研究成果支撑下，项目负责人及参与成员凭借“机械装备高效绿色再制造关键技术及应用”项目荣获山东省科技进步二等奖。本项目对机电产品绿色需求的表达和设计方案的全生命周期多域关联映射方法以及设计方案的生成与决策技术进行了重点研究，为我国深入开展产品绿色设计提供基础共性理论方法和工具支持，具有良好的应用前景。