基于尺寸约束冲突延迟的零件重用及其变型序列规划方法

复杂机械产品中不同零件对定制产品的成本、交货期等影响程度不同，且零件之间的尺寸约束关系与产品组成零件的变型顺序密切相关，因此，变型设计问题更加复杂，迫切需要给出有效的理论分析方法。本项目以提高复杂机械产品变型设计中各类零件资源重用水平、提高产品变型设计过程合理性为目标，研究不同组成零件之间尺寸约束表达与解算的相关原理，揭示零件重用引起的尺寸约束冲突传递、累积与协调机制，探索复杂机械产品变型设计过程的可控机理。首先，设计产品组成零件划分方案，构建面向不同组成零件的多元组尺寸约束网络，提出变型零件尺寸参数解算方法，在有效识别尺寸约束冲突模式的基础上，提出基于尺寸变化需求概率分配的尺寸约束冲突转移与延迟方法。进一步地，研究零件尺寸关联与耦合对零件变型复杂性的作用规律，揭示复杂性在尺寸约束网络中的演化机理，提出一套基于梯度索引的零件变型序列规划方法，为复杂机械产品变型设计提供理论指导和技术支撑。

复杂机械产品由大量不同类型的零件组成。零件之间相互装配配合，对应零件的尺寸之间形成了严格的约束关系。一个零件尺寸的变化将会引起与其有约束关联的其他尺寸的变化，因此，不同类型的零件都不同程度地卷入到产品变型设计过程中。提高各类零件在定制产品中的重用水平，是实现大规模定制生产的成本和交货期目标的关键。本项目从不同类型组成零件之间的尺寸约束表达入手，以零件重用引起的尺寸约束冲突转移与延迟方法研究为核心，以尺寸的信息传递特性、变化需求概率以及变型设计活动分析为落脚点，在尺寸约束层，为零件重用提供理论与方法支持。主要研究内容及其重要结果为：基于BP神经网络，以专家评估数据为依据，结合零件的资源特性，得到不同零件类型及其尺寸差异对产品整体功能、性能等影响，给出了产品组成零件的类型划分依据及其重用策略；基于三元组的尺寸约束网络模型，从信息传递的角度，分析了零件尺寸的信息效率特性，构建了基于信息效率的尺寸信息中心性模型；以此为依据，构造了概率分配启发函数，提出了尺寸变型需求概率分配模型，实现了将零件变型设计需求逐步聚集到少数零件对象；进一步地，结合产品变型设计过程中，各零件参数状态的动态变化特性，揭示了信息中心性与复杂性之间的关联机制，提出了基于降序信息中心性的零件变型设计序列规划方法，此外，定义了面向产品变型设计过程的活动集，基于多色集合理论，对变型设计活动之间的逻辑关联与约束进行了描述，实现了变型设计业务的活动集派生及其功能描述。本项目阐明了微观层次的零件尺寸与宏观层面的产品整体性能之间的关联关系，揭示了产品变型设计过程中的信息传递特性，制定了尺寸约束冲突的协商机制，拓展了产品变型设计的内涵与形式，实现了产品变型设计过程可观、可控的目标。