考虑产品与服务融合的产品服务系统方案智能设计与统计优化研究

Concept design of product service system (PSS) has the characteristics of design object synthesis and design process complexity. Traditional design theory and methods can hardly to solve the complex project. From the view of point of integrating product and service, the project put emphasis on the research of PSS design modeling, decision making and optimizing. A prototype system and a real-case demonstration are developed. The innovative points includes: (1) PSS concept modeling method is developed based on ontology web language, which can support the seamless integrating and synthesis design of product and service. (2) The approach of relationship matching and performance equilibrium is proposed, which can ensure the feasibility and optimization of PSS concept. (3) A stochastic optimizing model is developed based on complex network and markov process models, which can support the concept re-deployment. The project will use a new idea of unified modeling, intelligent design and mixed optimizing under the integration of product and service. New theory method progress may be acquired in concept design field, which will provide feasible theory, approach and technology for PSS design.

产品服务系统方案设计具有设计对象的融合性和设计过程的复杂性等特点，传统设计理论方法难以有效解决这一复杂课题。本项目从产品与服务融合的角度出发，重点开展产品服务系统方案设计建模、决策和优化等三个方面的研究，开发原型系统，并以典型实例进行验证分析。创新点如下：（1）提出了基于网络本体语言的产品服务系统方案建模方法，支持产品与服务的无缝集成和融合设计；（2）提出了产品与服务的关系匹配与性能均衡方法，保障产品服务系统方案的合理可行与整体优化；（3）结合复杂网络与马尔科夫模型的统计分析与学习，提出了产品服务系统方案的随机优化模型，实现方案的再配置。本项目将采用产品与服务融合模式下的统一建模、智能设计和统计优化的新思路，在方案设计领域中有可能取得新的理论方法进展，为PSS设计提供可行的理论方法及实现技术。

产品服务系统方案设计是制造业的研究前沿与热点，其具有设计对象的融合性和设计过程的复杂性等特点，传统设计理论方法难以有效应对这一复杂问题。本项目从产品与服务融合的角度出发，重点开展了产品服务系统方案设计体系、产品服务基准型辨识、方案智能配置设计、方案优化与决策等四个方面的研究，开发了原型系统，并以典型实例进行分析验证。.重要结果如下：（1）采用需求域、功能域和方案域的映射结构，建立了产品与服务融合的方案设计体系，并以通用物料清单来表达方案模型，为产品服务系统方案设计提供了体系支持；（2）提出了基于Apriori与知识神经网络集成的产品服务系统方案基准型辨识方法，依据个性化客户需求，确定方案基准型以压缩求解空间、提高设计准确性；（3）提出了基于多目标粒子群算法的产品服务系统方案配置规则提取，基于改进深度搜索的方案配置求解模型，并进行了一致性检验，解决了产品服务系统方案智能配置设计问题。为便于配置实现，分别基于萤火虫算法和加权复杂网络方法实现了产品服务关联关系智能辨识和模块自主划分，改善了配置模型构建过程中对主观经验知识的过度依赖；（4）针对方案配置结果，一方面采用多学科优化技术，提高了其方案质量与整体水平；另一方面，提出变精度粗糙集方法来进行多方案可靠优选，为进一步便于方案制造，提出了基于双种群萤火虫算法的装配序列规划；（5）以数控机床为对象，围绕需求映射与配置设计分别开发了方案智能设计辅助系统应用软件和智能配置设计系统应用软件，并分别申报了软件著作权。同时，主要围绕数控机床和水平定向钻机两类典型产品，开展了软件应用和实例分析，有效验证了本项目所提出的关键技术与所开发的软件系统。此外，将本项目核心理念拓展到智慧城市设计，提出了一种新的理念——城市产品服务系统。.本项目实现了产品与服务融合的方案设计体系、产品服务系统基准型智能辨识、方案智能配置与优化决策等方面的技术突破，为产品服务系统方案智能设计与优化决策提供了可行的理论方法和实现技术。最终形成了结题报告1份，发表论文9篇（含SCI源刊录用1篇），目前SCI检索3篇，EI检索4篇。另有英文工作论文6篇，正在修改或撰写后投稿；取得软件著作权2项，发明专利受理1项；培养硕士研究生5人。