变需求驱动的绿色设计知识积聚与产品结构进化方法

The speeding up of market requirements changing accelerates the product renovation and updating. On the other hand, the market requirements for more and better product environment properties. One of the effective product development ideas to meet the above-mentioned challenge is to take a full consideration of its environment properties in variable-demand-driven product design and to rapidly generate the product prototype. Hence, the clustering-fusion methodology of variable-demands-driven green design knowledge and product structure evolution is proposed for the above purposes. A prediction method is proposed for product renovation and updating timely by the study of environment-oriented product demands evolution mechanism. A technical support for environment-oriented and variable-demand-driven product renovating and updating design is provided by the study of the variable-demand-driven structure inheritance and evolution, the green design knowledge clustering-fusion method, the fusion of green design knowledge and the product structure, and the multi-constraint green design optimization technologies. A variable-demand-driven green design system is developed, and it will be validated by some real engineering projects. Hopefully, a set of new methodology will be proposed to increase the efficiency of product green design.

随着市场需求变化的加快，产品改进与更新的速度在不断加快；另一方面，市场对产品环境性能的需求也在不断增加与更新。使产品的绿色设计能够快速的响应不断变化的需求，进行产品原型的快速求解，是应对上述需求变化趋势的一种行之有效的产品开发思路。针对以上问题，提出变需求驱动的绿色设计知识积聚与产品结构进化方法。通过研究产品绿色设计需求预测方法，为适时改进与换代产品提供预测手段；通过研究变需求驱动的结构继承与进化、绿色设计知识积聚及其与产品结构的融合，以及多约束下的绿色设计决策优化技术，为实现变需求驱动的产品绿色设计提供技术支持；开发变需求驱动的产品绿色设计原型系统，并以工程实例进行验证。期望提供一套实现应对快速变化需求的产品绿色设计知识积聚与结构进化的新方法，有助于提升产品绿色设计的效率。

在国家自然科学基金资助下，开展了变需求驱动的绿色设计知识积聚与产品结构进化方法研究。针对产品绿色设计难以对不断变化的客户需求快速响应这一难题，建立一种变需求驱动的产品绿色设计快速响应模式。以变化的产品需求为输入，采用结构继承与进化、绿色设计知识重用，以及多约束下的绿色设计决策优化技术，建立产品绿色设计需求变化—设计响应的联动机制，实现产品的适时改进与换代。主要研究成果：（1）构建绿色产品需求演化多主体决策机制，对产品绿色设计需求进行分解和规范化描述，形成产品需求集，实现产品绿色设计需求变化的预测；（2）研究环境意识导向下需求变化与不同尺度层次结构变化以及零部件选用的关联关系，建立针对导向性需求变化的零件数量变化与结构变异图谱，提出变需求驱动的绿色设计产品结构继承与进化方法；（3）从材料、结构、连接方式、环境性能等方面研究稳定延续绿色设计要素的知识表达，建立产品绿色设计知识表达模型。基于产品绿色设计知识表达模型，建立其与结构单元的设计知识匹配机制，实现绿色设计历史知识与结构单元设计的融合；研究绿色设计知识多域多级迭代匹配与冗余处理方法，完成历史知识和新设计知识的积聚与更新；（4）考虑结构单元间绿色设计因子的冗余与冲突，建立产品绿色性能多约束决策与反馈机制，研究产品原型的迭代优化求解方法，实现设计最优解的生成；（5）开发变需求驱动的产品绿色设计原型系统，包括实现产品绿色设计需求分析与演化，变需求驱动的结构继承与进化，产品绿色设计知识的表达与重用，以及设计决策优化等。