检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2025年第3期61卷 40-51页

作者：郭婧王黎明戚进胡洁孔琳山东大学机械工程学院济南250061 上海交通大学机电设计与知识工程研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源,同时会产生大量的污染物排放,从而导致严重的环境污染问题。使用全生命周期的设计方法可以最小化产品对环境的负面影响,进而提高产品品质和可持续性。因此,提出基于有向网络结构的产品... 详细信息

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源,同时会产生大量的污染物排放,从而导致严重的环境污染问题。使用全生命周期的设计方法可以最小化产品对环境的负面影响,进而提高产品品质和可持续性。因此,提出基于有向网络结构的产品绿色设计方案表达方法,实现产品全生命周期设计相关的功能域、结构域、工艺域以及材料域信息的有效集成以及与全生命周期阶段的多域关联映射。建立了基于集合理论的生命周期场景表达方法,并通过设计节点接口的逐级匹配,构建了融合生命周期场景的设计方案表达模型。针对所建立的产品绿色设计网络模型的特点,使用融合剪枝策略的深度优先搜索算法,通过对设计网络模型中各个设计节点的遍历,实现了初始设计方案个体的生成。针对设计方案个体中设计节点之间相关联的特点,制定了基于邻接实数矩阵的编码策略。通过设置的差分进化算子,以满足产品生命周期场景的环境约束为条件,完成了2.5 MW风力发电机设计方案的优化。

关键词：绿色设计设计方案表达模型差分进化算法

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基于约束满足的机电产品绿色设计方案建模与决策研究

基于约束满足的机电产品绿色设计方案建模与决策研究

引用

作者：吕晓腾山东大学

学位级别：硕士

机电产品生命周期过程内存在大量的资源、能源消耗,污染物排放以及废弃物堆积,给我国的生态文明建设与制造业绿色化转型带来了巨大压力。面向机电产品的绿色设计研究能够从根源入手,显著提高产品的环境性能。本文以机电产品的绿色设计... 详细信息

机电产品生命周期过程内存在大量的资源、能源消耗,污染物排放以及废弃物堆积,给我国的生态文明建设与制造业绿色化转型带来了巨大压力。面向机电产品的绿色设计研究能够从根源入手,显著提高产品的环境性能。本文以机电产品的绿色设计为研究课题,对产品绿色设计方案的建模、生成以及多属性决策等内容进行了系统性研究,主要的研究工作与内容如下:(1)构建了基于约束满足理论的产品绿色设计方案表达模型。基于Kano模型与层次分析法,获取面向市场、用户以及企业设计人员的多尺度绿色设计需求与需求重要度排序,提供了约束冲突的解决途径。为实现产品全生命周期设计信息集成,构建了基于功能-行为-结构-材料-工艺(FBS-MP)的设计方案多域表达模型。分析了产品绿色设计过程与约束满足问题(CSP)的映射机制,将绿色设计方案的生成转换为基于设计约束的CSP求解。(2)研究了基于约束满足问题的产品绿色设计方案生成,提出了改进回溯算法的设计变量逐级求解策略。对绿色设计方案表达模型中功能、行为、结构、材料及工艺各论域的设计约束进行了约束等价、分解处理,给出了明确的约束表达机制,完成了设计约束的规范化处理。针对FBS-MP多域模型约束满足问题,信息繁多、设计变量关系复杂的特点,提出了基于产品设计树的设计方案多域逐级求解方法,通过对设计变量的全局遍历以及智能回溯检查机制,获得了满足产品设计约束的全部可行绿色设计方案,分析了可行方案在不同阶段对各项设计需求的响应程度。(3)提出了基于“组合赋权-逼近理想解排序(TOPSIS)-灰色关联分析(GRA)”的产品绿色设计方案多属性决策机制。首先,构建了产品绿色设计多属性评价指标体系,通过模糊理论的隶属度方法,确定了设计方案定性评价指标的绿色决策属性值。其次,对主观和客观权重进行非线性乘法加成,完成了对于评估体系各指标的权重配置。进一步,提出了在TOPSIS法分析中引入灰色关联度的改进方法,完成了设计方案的综合趋近指数排序,实现了绿色设计方案的优选。最后,通过对多属性决策方法偏好系数与评价指标权重的敏感性分析,验证了所提决策机制的准确性与可靠性。

关键词：绿色设计设计方案表达模型约束满足问题回溯算法多属性决策逼近理想解排序法灰色关联分析

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融合生命周期场景的产品绿色设计方案建模与优化决策

融合生命周期场景的产品绿色设计方案建模与优化决策

引用

作者：郭婧山东大学

学位级别：硕士

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源,同时会产生大量的污染物排放,从而导致严重的环境污染问题。因此,设计人员需要全面考虑产品的全生命周期,包括原材料获取、加工制造、使用、运输和回收等阶段的信息。这些信息在设计中... 详细信息

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源,同时会产生大量的污染物排放,从而导致严重的环境污染问题。因此,设计人员需要全面考虑产品的全生命周期,包括原材料获取、加工制造、使用、运输和回收等阶段的信息。这些信息在设计中被纳入考虑,可以有效支持产品的绿色设计,提高产品的环境性能。使用全生命周期的设计方法,可以最小化产品对环境的负面影响,进而提高产品品质和可持续性。因此,本文重点对产品的绿色设计方案建模及优化决策开展了相关研究,具体的研究工作如下:(1)建立了融合生命周期场景的产品绿色设计方案表达模型。提出了基于有向网络结构的产品绿色设计方案表达方法,实现产品全生命周期设计相关的功能域、结构域、工艺域以及材料域信息的有效集成以及与全生命周期阶段的多域关联映射。基于邻接表结构,采用层次遍历的方式完成产品设计网络模型的构建。建立了基于集合理论的生命周期场景表达方法,并通过设计节点接口的逐级匹配,构建了融合生命周期场景的设计方案表达模型。通过基于场景的清单数据获取方法,将各场景的清单数据累加,得到了整个设计方案的生命周期清单数据,使用LCA方法即可求得设计方案的环境影响值。通过所提出的模型和方法,完成了 2.5MW风力发电机设计网络模型的构建。(2)提出了基于改进差分进化算法的产品绿色设计方案优化方法。针对所建立的产品绿色设计网络模型的特点,使用融合剪枝策略的深度优先搜索算法,通过对设计网络模型中各个设计节点的遍历,实现了初始设计方案个体的生成。针对设计方案个体中设计节点之间相关联的特点,制定了基于邻接实数矩阵的编码策略。通过设置的差分进化算子,以满足产品生命周期场景的环境约束为条件,完成了产品绿色设计方案的优化。最后通过优化得到了 5种环境影响值较小的2.5MW风力发电机设计方案,对这5种设计方案进行了定性分析,并进行了算法的对比分析。(3)提出了基于直觉模糊-改进TOPSIS的产品绿色设计方案决策方法。对设计方案评价体系的构建原则与流程进行了探讨,并建立了设计方案的多目标评价指标体系。通过使用基于直觉模糊的语义变量转化方法,将专家语义变量转化为标准统一的直觉模糊数。考虑不同专家评价结果的差异性和不确定性,将专家的犹豫度与相似度权重进行了集成。使用基于改进TOPSIS的设计方案决策方法,完成了 5种2.5MW风力发电机设计方案的排序。最后通过对分辨系数的敏感性分析以及不同专家权重确定方法和不同决策方法的对比分析,证实了所提方法的稳定性。

关键词：绿色设计设计方案表达模型差分进化算法深度优先搜索 TOPSIS

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