论文题目：面向不同复杂度的机电产品模块化设计若干关键问题研究
摘要：面对日益激烈的市场竞争和动态变化的客户需求,许多制造企业开始主动采用模块化架构进行产品的设计和研发,以期在保持产品变体多样性的同时有效控制其生产成本。市场上具有模块化设计需求的机电产品种类繁多,结构特点和复杂程度也各不相同。在模块化设计方法实施的过程中,产品复杂度不仅决定产品结构建模工作的难易程度,而且影响产品模块划分方案的求解效率。因此,本文针对具有不同复杂度的机电产品模块化设计方法展开了一系列的研究,主要研究内容如下:（1）提出了基于自动建立设计结构矩阵和改进遗传算法的产品模块划分方法。首先,基于产品三维装配模型开发了一种产品信息提取算法,并在此基础上实现了产品设计结构矩阵模型的自动构建;其次,将传统遗传算法的变异操作改进为转移变异和撕裂变异以提高其处理模块划分问题时的全局寻优能力,然后通过构造合理的目标函数来获取产品最优的模块划分方案;最后,以齿轮泵和自行车的三维装配模型作为案例验证该模块划分方法的有效性和可行性。（2）提出了面向核心组件的复杂产品模块化设计方法。首先,基于一种混合型的产品结构分解方法获得复杂产品的所有组件;其次,通过计算复杂产品组件的全生命周期成本来筛选核心组件,然后以核心组件为基础建立简化的复杂产品的设计结构矩阵模型;最后,基于层次聚类算法获取复杂产品的层次结构,然后通过模块度评估来获得最优模块划分方案。案例部分则是选择单斗液压挖掘机验证该方法的有效性和可行性。（3）分析了产品结构复杂度对其模块化性能的影响。首先,通过对产品结构模型数据库的现状进行分析,提出虚拟产品结构模型数据库的概念,并基于开发的虚拟产品设计结构矩阵模型随机生成算法实现了数据库的构建;其次,通过层次聚类算法和模块度评估获取虚拟产品的模块化性能,并基于数值模拟实验大数据分析产品结构复杂度对其模块化性能的影响,总结出产品模块化性能随其结构复杂度变化的规律;最后,从本文和已出版研究文献中选取了8个实例产品对所获取的产品模块化规律进行验证,证明该模块化规律的普适性和可信度。（4）提出了面向客户需求的再制造产品配置设计方法。首先,对面向客户需求的再制造产品配置设计问题及配置过程模型进行介绍;其次,提出了基于改进单位成本效用值的客户满意度评价方法,然后在此基础上建立再制造产品的配置优化模型,并基于遗传算法对建立的配置优化模型进行求解;最后,以台式计算机为案例对该配置设计方法的可行性进行验证,同时设计相关的数值实验研究顾客偏好、再制造模块以及客户购置预算等因素对产品配置方案的影响。（5）开发产品模块划分与配置设计软件系统。在产品模块划分和再制造产品配置设计研究模型与方法的基础上,开发产品模块划分与配置设计软件系统。首先,基于功能需求分析的结果规划软件系统的总体功能架构;其次,基于.NET Framework软件开发平台、Visual Basic编程语言和Microsoft Office Access数据库开发软件系统;最后,结合文中案例对软件系统主要功能模块及其操作流程进行说明。该论文有图79幅,表27张,参考文献171篇。
关键词：产品复杂度;结构建模;模块划分;模块化规律;再制造;配置设计
学科专业：机械设计及理论
摘要
致谢
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外研究现状
1.4 研究现状总结及问题分析
1.5 论文结构框架及章节安排
1.6 本章小结
2 基于自动生成DSM和改进GA的产品模块划分
2.1 概述
2.2 产品模块划分方法框架
2.3 齿轮泵和自行车实例研究
2.4 对比分析及讨论
2.5 本章小结
3 面向核心组件的复杂产品模块化设计方法
3.1 概述
3.2 复杂产品模块划分方法框架
3.3 单斗液压挖掘机实例研究
3.4 对比分析及讨论
3.5 本章小结
4 产品结构复杂度对其模块化性能的影响分析
4.1 概述
4.2 产品模块化规律研究框架
4.3 案例分析
4.4 本章小结
5 面向客户需求的再制造产品配置设计方法
5.1 概述
5.2 再制造产品配置问题描述
5.3 再制造产品配置方案评价方法
5.4 再制造产品配置优化模型及求解方法
5.5 台式计算机实例研究
5.6 本章小结
6 产品模块划分与配置设计软件系统开发
6.1 概述
6.2 系统功能需求分析
6.3 系统架构和开发平台
6.4 系统主要功能运行实例
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 展望
参考文献
附录1
附录2
作者简历