复杂定制装备低碳与结构变异的融合进化设计方法研究

The current product function oriented structure design method lacks of low-carbon decision supports and makes it difficult to analyze carbon footprint during product design process. Therefore, a fusion evolution design method of low-carbon and structure variation is put forward. The structure variation map of carbon emission mapping is constructed based on the regeneration, evolution of multi-feature structure and its association with structure carbon emission model of the complex customization equipment. The inter-feedback design between low-carbon and structure variation is realized by combining low-carbon driven function customization and carbon emission feedback of structure variation. The fusion evolution design of task chain and low-carbon design navigation is implemented by integrating task chain of variation design process and low-carbon design knowledge. The innovation and breakthrough will be obtained in structure variation map of carbon emission mapping, inter-feedback design between low-carbon and structure variation and fusion evolution design navigation, etc. A prototype system of fusion evolution design of low-carbon and structure variation for complex customization equipment will be developed and applied into the key machines of large air separation equipment which will further give the theoretical and technological supports for building low-carbon design platform of complex customization equipment.

针对面向功能、结构设计缺乏低碳设计支持，现有产品碳足迹分析难以与设计、变异过程融合等问题，提出低碳与结构变异的融合进化设计方法。基于复杂定制装备多层次结构变异单元再生、演化与结构碳排放模型关联，构建碳排放映射的结构变异图谱。将低碳驱动的功能定制与结构变异的碳排放反馈结合起来，实现复杂定制装备低碳与结构变异的互反馈设计方法。将复杂定制装备变异设计过程任务链与低碳设计知识结合起来，实现融合进化设计任务链与低碳化设计导航技术。在碳排放映射的结构变异图谱、低碳驱动与变异的互反馈设计、融合进化设计设计导航技术等方面取得创新与突破。开发复杂定制装备低碳与结构变异的融合进化设计原型系统，并在大型空分装备关键部机等设计中进行应用验证，为构建复杂装备低碳化设计平台提供理论与技术支撑。

复杂定制装备是根据订单进行设计制造的产品，不仅功能、结构复杂，而且产品使用与制造过程往往消耗资源多。现有产品辅助设计系统往往是面向复杂定制装备几何结构与功能的设计，通过参数驱动实现产品结构形状大小的变化，但设计过程由于缺乏低碳设计知识的支持，难以对设计的产品结构进行低碳反馈。针对现有产品碳足迹分析难以与设计、变异过程融合等问题，项目开展了复杂定制装备结构与低碳融合进化设计技术研究。. 项目构建了复杂定制装备非标结构变异的碳足迹关联映射模型，提出并实现了复杂定制装备结构与低碳融合进化设计5项关键技术与方法，主要包括可拆卸结构图谱演化与工艺方案绿色互反馈技术、复杂定制装备结构与功能的低碳递归融合技术、结构变异的碳排放递归与工艺耦合参数优选方法、复杂定制装备方案变异导航与重构进化设计方法、低碳驱动的产品结构定制设计与性能多属性评价方法等，相关技术在国内外重要学术期刊发表论文16篇。项目在复杂定制装备低碳与变异设计的互反馈、变异设计的碳足迹递归融合、融合进化设计过程低碳化设计导航等方面取得了3项创新与突破，获国家发明专利4项。开发了复杂定制装备低碳与变异融合进化设计系统，获具有自主知识产权的软件著作权4项，并在大型注塑装备合模机构等设计中进行了应用验证，通过建立碳排放基础数据，实现产品结构与低碳关联映射，可更有效支持产品变异与低碳的融合设计。项目相关成果获浙江省科技进步一等奖。. 复杂定制装备低碳与结构变异的融合进化设计技术，可解决变异结构进化相关联的碳排递归传递，对快速响应个性化需求、提高复杂定制装备结构创新性与低碳化等具有重要的作用，为构建复杂定制装备低碳化设计平台提供技术支撑。