基于本体论的面向机电产品回收设计(DFR)方法的研究

面向回收的设计DFR (Design for Recycling) 即在产品设计时, 将产品的回收性能作为设计的目标之一, 充分考虑产品的回收特性, 并使其对环境污染最小。当前面向回收与拆卸的设计工具大多独立于产品设计环境之外，难以有效地发挥其作用。本课题从产品CAD模型出发，利用本体论构建产品信息本体，使DFR与产品CAX系统有效地集成，支持DFR全过程。通过本体的重用，构建产品拆卸模型本体，研究拆卸策略及算法，实现产品目标拆卸方案的输出；同时利用本体论及CBR构建产品拆卸方案案例检索系统，实现由案例检索获取产品的拆卸方案。研究3R、LCA、拆卸经济性、技术性等工具的集成及DFR综合决策系统的开发，对上述两种方法得到的目标拆卸方案进行综合决策，得到DFR的设计方案，并指导产品的改进设计。项目的研究对提高机电产品的绿色度，促进废弃机电产品的再生利用，发展循环经济等具有重要意义。

面向回收的设计DFR (Design for Recycling) 即在产品设计时, 将产品的回收性能作为设计的目标之一, 充分考虑产品的回收特性, 并使其对环境污染最小。当前面向回收与拆卸的设计工具大多独立于产品设计环境之外，难以有效地发挥其作用。.本课题从产品CAD模型出发，利用本体论构建产品信息本体，使DFR与产品CAX系统有效地集成，支持DFR全过程。通过本体的重用，构建产品拆卸模型本体，研究拆卸策略及算法，实现产品目标拆卸方案的输出；同时利用本体论及CBR构建产品拆卸方案案例检索系统，实现由案例检索获取产品的拆卸方案。研究了3R、LCA、拆卸经济性、技术性等工具的集成及DFR综合决策系统的开发，以典型机电产品为应用案例,对上述两种方法得到的目标拆卸方案进行综合决策，得到DFR的设计方案，并指导产品的改进设计。.通过项目的研究，本课题的研究成果如下：（1）理论上：通过基于本体论的产品信息模型，将DFR与现代机电产品的开发环境有机融合，使之能与产品CAX（如CAD/CAM/CAPP/CAE等）工具之间能够实现数据、信息、知识、功能等共享和交换，便于产品全生命周期开发环境中不同用户与DFR的共同理解与互操作。（2）方法上：①将本体论应用于机电产品拆卸建模与分析，借助产品拆卸的理论研究成果，构建产品拆卸方案知识系统；②利用本体论及CBR（case-based reasoning）构建产品拆卸方案检索系统，可根据历史案例库检索到产品的拆卸方案，以解决产品信息不确定时快速得到拆卸方案的方法，并利于知识的共享与重用；③集成3R、LCA及拆卸经济性、技术性等评价工具，开发DFR综合决策系统，以得到最佳的产品DFR设计方案，并指导产品设计方案的改进。（3）应用上：本项目的研究成果可指导机电产品的设计，为DFR提供决策工具，将绿色设计的思想贯彻至产品的设计中，提高产品的绿色度；在产品废弃阶段，在产品废弃阶段，可对回收产品进行综合评价，得到最佳的产品回收方案；课题的研究方法可扩展至面向装配的设计（DFA）、面向拆卸的设计（DFD）及面向维修的设计（DFMn）。.通过该项目的研究，已初步形成了“基于本体论的机电产品回收设计(DFR)的基本方法与理论”。受基金资助，项目团队发表了32余篇学术论文，其中SCI收录3篇，EI收录22篇，申请了国家发明专利25项，获授权10项。