基于功能方法樹的機械產(chǎn)品概念設計方案生成與優(yōu)選研究.pdf

1、概念設計是產(chǎn)品開發(fā)的初級階段，也是產(chǎn)品創(chuàng)新的最關鍵性環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品質量和競爭力的主要手段，并且時刻影響著企業(yè)的生存與發(fā)展。因此，對產(chǎn)品概念設計的研究是很有必要的，機械產(chǎn)品的概念設計包括兩個部分:方案生成和方案優(yōu)選。方案生成是設計過程的關鍵環(huán)節(jié)，對方案生成過程的描述能很好地體現(xiàn)設計師的思想，有利于設計知識的積累和傳遞，以及能夠更好地指導整個方案生成過程。而方案優(yōu)選是方案生成的后期處理階段，也是概念設計的重要環(huán)節(jié)之一，它能夠在眾多生成的方

2、案中進行決策和優(yōu)選，從而獲得眾多比較滿意的方案，因而為下一步產(chǎn)品設計奠定了基礎。
　　 雖然目前已經(jīng)有大量理論、方法以及工具在解決方案生成和方案優(yōu)選問題中取得了一定的進展，但概念設計還面臨著一些挑戰(zhàn):概念設計沒有更深入地描述方案生成過程以及在解決方案組合爆炸優(yōu)化問題時面臨著信息殘缺或知識獲取的困難。因此本文以功能方法樹為研究對象，提出了樹型拓撲映射過程，并結合改進蟻群算法和層次分析法系統(tǒng)地探討了方案生成過程及方案優(yōu)選方法。主要研

3、究成果包括:(1)根據(jù)公理化設計中的“Z”字型映射思想，在改進功能方法樹中提出了樹型拓撲映射過程，并以公理化設計方法來指導樹型拓撲映射過程。(2)利用樹型拓撲映射過程分析方案生成過程，然后總結了方案生成的三個階段性特征，并結合有向圖的思想提出了方案生成過程模型，通過該模型可以更好地描述方案生成過程，使得相關設計知識和方案構思得到一定程度的展示。(3)建立了圖型拓撲層次結構，使方案生成過程模型應用于樹型拓撲映射過程中，該結構清楚地表達了F

4、Rs的層次關系、DPs的層次關系以及FRs到DPs的映射過程，最后逐層求解各個方案生成過程模型可得到概念設計方案備選圖，并將其記錄在圖型拓撲層次結構中。(4)利用元模型建模技術在GME上開發(fā)了“圖型拓撲層次結構”的原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)為概念設計過程提供了一個方便的建模環(huán)境。(5)結合改進蟻群算法和層次分析法提出了一種新的方案優(yōu)選方法，該方法優(yōu)點:能夠將概念設計方案備選圖作為方案搜索空間、能應用到信息殘缺的場合、能解決方案組合爆炸優(yōu)化問題。<