机械产品稳健可适应设计关键技术研究

Design of product that can be adapted to various changeable requirements has important research value. Adaptable design is a design method that can be used for the design of adaptable products such that changeable requirements can be satisfied, thus leading to both improvement of resource utilization efficiency and reduction of environmental impact through reuse of product modules/components. Practices indicate that adaptable design should not sacrifice the robustness of product performance due to product competitiveness in the marketplace. In order to design adaptable products with robust performance, this project intends to: (1) analyze the different approaches to achieve an adaptable product and characteristics of these approaches thus providing the theoretical basis for adaptable design to satisfy various changeable requirements of customers; (2) analyze various influencing factors to these different approaches on the product robustness, thus providing the technical support to improve the robustness of adaptable product; (3) develop the modeling, evaluation, and optimization methods for adaptable design considering hybrid (random and fuzzy) uncertainties, thus the optimal product architecture, configuration, and parameter values of adaptable design can be identified. This research can contribute the adaptable design theory, and provide key technical supports to the development of adaptable product with robust performance.

如何赋予产品对不同需求以及需求变化的可适应性能力具有重要研究价值。可适应设计是一种现代设计方法，其主要用于设计开发可适应产品以在满足不同变化需求的同时，通过产品模块/部件的重用有效提高资源利用效率、降低环境破坏。实践证明，由于产品性能与产品市场竞争力密切相关，可适应设计不应以牺牲产品性能稳健性为代价。为设计开发具有稳健性能的可适应产品，本项目拟研究可适应产品的不同实现途径及其特点，为适应变化的客户需求提供理论依据；拟分析可适应产品的不同实现途径对产品稳健性的影响机理，为提高可适应产品的稳健性提供技术支持；拟提出考虑混合（随机与模糊）不确定因素的产品可适应设计建模、评价以及优化方法，以获得最佳的产品架构、配置以及参数设计方案。本项目研究成果将丰富和发展产品可适应设计方法，为设计具有性能稳健、适应不同变化需求的可适应产品提供关键技术支撑。

设计开发可适应产品除了能够降低制造业对环境的影响以外，还能够以相对低廉的价格满足客户对产品不同的个性化需求。可适应产品在使用过程中通过自身调节满足不同功能需求的同时，由于受到多种不确定因素（如环境温度、载荷等）的影响，产品性能难以满足预期的要求，并且这些不确定因素存在于产品的整个寿命周期中，其影响难以在产品制造过程中加以检测去除，从而留下潜在的质量隐患。通过设计增强产品满足不同需求及需求变化的可适应能力的同时，如何保障产品性能稳健对于设计与开发具有市场竞争力的可适应产品十分关键。为开发性能稳健的可适应产品奠定理论基础与关键技术支撑，在团队原有研究基础上，本项目对不确定条件下产品可适应设计基础理论做了一系列探索，并提出了一套能够有效确保稳健性能的产品可适应设计方法。主要包括：不确定条件下机械产品可适应设计的建模、评价与优化方法；基于特征偏好预测的产品可适应性设计方法；考虑产品性能稳健性的可适应接口评价与设计方法；以及设计理论与技术成果的应用与验证。项目运用提出的关键技术成果进行了设计应用，设计了能够适应个性化需求、性能稳健的纸袋折叠机、电动汽车平台等。项目的研究成果在一定程度上丰富了机械产品可适应设计理论，对设计满足稳健性和多样化需求的可适应产品具有参考价值。创新性研究成果在《CIRP Annals-Manufacturing Technology》、《Research in Engineering Design》、《Structural and Multidisciplinary Optimization》、《机械工程学报》（英文版）等国内外权威、核心期刊、国际会议上共发表学术论文12篇,申请发明专利6项，取得软件著作权1项。在项目实施期间，本人顺利被评为副教授，并入选广东珠江青年学者、广东省扬帆计划紧缺拔尖人才、汕头大学卓越人才等一系列人才项目。依托该项目本人目前已培养研究生4人。