零件工艺失效模式关联建模与工艺方案绿色性分析关键技术研究

摘要

制造业的环境污染问题引起国内外学者的广泛关注，深入研究产品绿色工艺设计方法与技术，对于实现制造业的节能减排，具有重要的理论意义和应用价值。本文在综述国内外研究现状的基础上，提出并深入研究零件工艺失效模式关联建模与工艺方案绿色性分析技术。围绕零件工艺失效模式关联建模、工艺设计过程的分层递阶规划与工艺再生、工艺参数多目标绿色决策、工艺方案的多目标绿色满意评估等技术开展研究，并在复杂汽车零配件产品的工艺设计中进行实例应用，对所提理论、方法及技术的可行性进行验证。
　　全文的组织结构为:
　　第一章:综述零件工艺设计的关键技术与绿色制造工艺设计相关方法的国内外研究现状，指出当前绿色制造工艺规划与设计技术的不足之处，给出本文的主要研究工作和论文组织结构。
　　第二章:针对零件工艺失效模式在模糊语义应用中存在的缺陷，提出一种可考虑模糊语义和失效模式关联性的工艺失效知识表达方法。运用模糊集理论量化工艺失效评估中的专家经验和语言的模糊信息，通过模糊改进的逼近于理想解排序技术，得到各种失效模式的影响强度。利用决策试验与评价实验室理论，构建失效模式直接影响关联图，获得失效模式综合影响矩阵，计算得到每种失效模式的原因度，实现模糊语义下关联工艺失效模式的合理表达，从而为后继的工艺失效知识在工艺设计中的应用提供基础。
　　第三章:根据产品开发过程中存在的产品设计和工艺设计并行性，以及产品设计信息由粗渐细的递进规律，将产品工艺设计过程划分为概要工艺层、初步工艺层和详细工艺层。利用集成定义建模理论对各层主要工艺活动进行建模，实现三梯级的分层递阶工艺规划，提高产品设计与工艺设计的并行度。随后，运用生产实践中的工艺失效知识，在模糊关联失效模型基础上，对所获取的工艺方案进行改进优化，实现制造可靠工艺方案的再生，有助于工艺设计阶段的前移和制造可靠性的提高。
　　第四章:通过构建绿色制造过程灰色模型，将工艺参数优化过程转化为多属性目标决策过程。运用三角模糊数对绿色制造评估专家不确定、不准确的模糊知识进行处理，提出采用决策试验与评价试验室方法建立绿色工艺评估指标的直接影响关联矩阵和综合影响矩阵，获得各评估指标的原因度和中心度，进而分析绿色工艺评估指标间的关联性，并依据影响程度进行权重大小分配。在考虑群体效益最大化与个体遗憾最小化的前提下，运用DEMATEL-VIKOR理论进行绿色工艺参数决策，获得考虑决策者主观偏好的绿色工艺参数或折中工艺参数集，并确定最优绿色工艺参数的调控优先次序，实现制造工艺参数的多目标绿色优化。
　　第五章:针对绿色工艺决策中合理且有实际物理意义的目标权重难以确定的问题，提出基于决策者主观偏好和决策信息互反馈的产品工艺方案绿色性分析技术。通过对用户层、满意偏好捕获层、方案决策层、方案评估层与候选方案层分解细化，实现工艺方案绿色性分析的多层架构。运用梯形模糊数对决策模糊知识进行处理，依据捕获的决策目标偏好，建立反映决策者主观信息的偏好函数，搭建模糊语义下绿色满意工艺方案的物理规划决策模型。通过决策者与工艺方案间的满意信息互反馈，实现基于模糊物理规划与互反馈的工艺方案绿色满意度决策。
　　第六章:研究零件工艺失效关联建模与方案绿色性分析技术在汽车零配件产品工艺设计中的实例应用，验证所提理论、方法和技术的可行性
　　第七章:对全文研究成果进行总结，并对今后研究工作进行展望。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 零件工艺设计相关技术研究现状

1．2．1 工艺知识的表达与FMEA分析技术

1．2．2 工艺规划过程技术

1．2．3 制造工艺参数决策技术

1．2．4 工艺方案多属性评估技术

1．3 面向绿色制造的工艺设计相关技术研究现状

1．4 论文研究背景及问题提出

1．4．1 研究背景

1．4．2 问题提出

1．5 论文主要研究内容及组织结构

2 模糊语义下的零件工艺失效模式关联建模

2．1 引言

2．2 模糊语义下的零件工艺失效模式关联分析框架

2．3 工艺失效模式模糊评估信息表达

2．3．1 工艺失效模式信患的评估

2．3．2 工艺失效模式模糊评估矩阵

2．4 工艺失效模式模糊关联模型

2．4．1 基于TOPSIS理论的模糊失效强度

2．4．2 工艺失效模式影响关联图及关联矩阵

2．4．3 工艺失效模式的关联影响度构建

2．5 实例验证

2．6 本章小结

3 零件工艺设计过程中的分层递阶规划与工艺再生技术

3．1 引言

3．2 分层递阶工艺的概念与构成

3．2．1 分层递阶工艺的概念

3．2．2 分层递阶工艺的构成

3．3 面向零件结构设计融合的分层递阶工艺

3．3．1 结构设计过程与工艺规划的并行融合机理

3．3．2 分层递阶工艺梯级定义

3．3．3 分层递阶工艺的构楚

3．3．4 工艺梯级的评估

3．3．5 工艺梯级的提升

3．4 基于模糊失效关联模型的工艺再生技术

3．4．1 工艺再生工作原理

3．4．2 工艺再生实施步骤

3．5 零件分层递阶工艺规划与再生的实现

3．6 应用实例

3．7 本章小结

4 零件工序设计过程中的工艺参数多目标绿色性决策技术

4．1 引言

4．2 加工工艺参数的绿色性决策

4．2．1 绿色制造过程的MIPMO灰色模型

4．2．2 绿色工艺评估指标决策

4．3 基于DEMATEL的评估指标重要度分配

4．3．1 DEMATEL多目标关联分析法

4．3．2 基于模糊改进DEMATL的评估指标权重分配方法

4．4 基于DEMATEL-VIKOR的工艺参数多目标绿色决策技术

4．4．1 VIKOR多目标决策分析

4．4．2 基于MIPMO灰色模型的绿色工艺决策矩阵表达

4．4．3 DEMATEL改进的VIKOR工艺参数多目标决策

4．4．4 工艺参数多目标绿色性决策流程

4．5 本章小结

5 零件工艺方案的多目标绿色满意性分析技术

5．1 引言

5．2 面向多目标满意的工艺方案绿色性分析多层架构

5．2．1 制造绿色性评估要素

5．2．2 满意的定义与性质

5．2．3 满意度原理的主要概念与定义

5．2．4 工艺方案的绿色满意分析多层架构

5．3 满意偏好的概念与表达

5．3．1 满意偏好的概念

5．3．2 满意偏好的函数表达与类型

5．3．3 软满意偏好函数的构建

5．4 基于模糊物理规划与互反馈的工艺方案绿色性分析技术

5．4．1 基于决策满意偏好的物理规划数学模型

5．4．2 模糊改进物理规划的工艺方案绿色评估

5．4．3 工艺方案满意评估的互反馈机制

5．4．4 工艺方案绿色性分析流程

5．5 本章小结

6 零件工艺失效模式关联建模与工艺方案绿色性分析的实例应用

6．1 引言

6．2 分层递阶工艺方案规划应用

6．3 工艺失效模式关联分析与工艺再生应用

6．4 制造工艺参数绿色决策应用

6．5 工艺方案绿色性分析应用

6．6 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 研究展望

参考文献

作者简历

附录1：攻读博士学位期间发表(录用)的学术论文

附录2：攻读博士学位期间参加的主要科研项目