参数化产品族递进式优化设计方法

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1、2015年9月第41卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2015V01．41No．9http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0002参数化产品族递进式优化设计方法魏巍“，冯毅雄2，程锦2(1．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州310027)摘要：基于产

2、品平台技术，提出了基于混合进化算法的参数化产品族递进式优化设计方法．建立了参数化产品族的递进式优化设计流程，提出改进的强度Pareto进化算法(SPEA2+)与非支配排序遗传算法(NSGA．II)相结合的多目标混合进化算法对参数化产品族设计问题进行优化，混合进化算法使用了两类种群进行求解，解决了同步进化带来的数据扰动问题．在参数化产品族递进式优化设计过程中，首先优化产品族设计平台，建立参数化产品族设计问题的多目标优化数学模型，通过产品设计参数的敏感度分析和变差指数计算，划分产品平台的设计常量和设计变量，形成稳健的产品平台来获得最优参数．然后对

3、产品族中实例产品的多个性能进行优化，在已有的产品平台基础上，优化设计变量的取值．最后，以电动机产品族的递进式优化设计过程为例证明了该方法的有效性和适用性．关键词：产品族设计；产品平台；递进式设计；混合进化算法；敏感度；变差指数中图分类号：THll文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)09．1600-08产品族设计是实现大批量定制的有效方式⋯，模块化产品族与参数化产品族是当前产品．族设计领域的两大分支．模块化产品族的设计策略主要是通过模块单元的组合与变换来实现客户需求的响应，参数化产品族不改变产品的拓扑结构，通过改变影响产品性能

4、的设计变量的取值来设计出性能差异的产品．在参数化产品族的设计与优化方法研究方面，目前的研究主要集中在面向单平台的产品族设计方法及面向多平台的产品族设计方法．Dai和Scoot¨1在产品族单平台策略下，使用偏好聚合法在一个数学模型中集成描述参数化产品族的平台常量和设计变量，提出了综合考虑性能和成本指数的参数化产品族单阶段设计方法，但该方法的求解效率有待提高．Nomaguchi等旧1根据信息的重要性与可用性，提出一种设计方法选择矩阵进行产品平台设计，该方法对信息重要性的评断值得商榷．Akundi等H1建立了产品族性能敏感度评价指数，通过敏感度分析

5、进行产品平台设计，该方法能够有效提高产品平台的通用性．Khajavirad等"1研究了多平台下产品族染色体表达方式及算法的交叉与变异算子，开辟了产品族的多平台求解思路．Kumar和Allada¨1模拟蚁群聚合规律，提出了基于多代理蚁群算法的参数化产品族设计法，该方法成功地将蚁群算法应用于产品族设计过程中．Alizon等"1将价值分析技术应用于产品族的设计中，通过设计结构矩阵和性能指数评价进行产品族优化设计．檀润华团队旧1提出了基于相似性分析与结构敏感性分析的产品平台设计过程模型．唐加福等"。基于质量功能配置，以最大化满足客户需求为优化目标，该

6、方法提高了客户需求满意度．李中凯等¨叫面向柔性产品平台，提收稿日期：2015-01-04；录用日期：2015-01-16；网络出版时间：2015-04-0116：35网络出版地址：Www．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150401．1635．003．html基金项目：国家自然科学基金(51205010，51322506)；中央高校基本科研业务费专项资金；浙江省自然科学基金(LRl4E050003)+通讯作者：魏巍(1982一)，男，辽宁沈阳人，讲师，weiwei@buaa．edu．cn，主要研究方向为产品平

7、台设计、产品族设计、制造业信息化；f用格式：魏巍，冯教雄，程锦．参教化产品族递进式优化设计方法口J．北京航空航天大学学报，2015，41p)：1600．1607．Weiw，FengYx，ChengJ．ParametricproductfamilyprogressiveoptimizationdesignapproachfJJ．JournMofBeifingUnivel_s毋ofAeronauticsandAstronautics，2015，41f9)：1600—1607(inChineseJ．第9期魏巍，等：参数化产品族递进式优化设计方法16

8、01出了基于定量指数与联合分析的产品族多目标优化方法，该方法面向柔性产品平台实现了产品族的多目标优化．本文在以上学者研究基础上，考虑到目前的产品族的设计研究方法难以