基于遗传模拟退火算法的机电产品模块划分方法及平台构建研究

摘要

随着现代制造业的飞速发展及人们生活水平的提高，对于产品和服务的个性化及多元化需求越来越迫切，传统的大批量生产方式已经无法满足市场化需求。企业需要改变原有的生产模式。将大批量生产与定制化生产融合的大批量定制是解决这一问题的有效模式，即以大批量生产的效率进行定制产品的生产。模块化设计是大批量定制的实现方式之一，可以在满足客户多元化和个性化的同时，极大降低产品成本和缩短产品生命周期。
　　模块划分作为模块化设计的关键，对于模块化平台构建、模块接口设计、产品配置优化都有很大影响，是模块化技术应用的核心。但现有的模块划分方式主要是针对产品功能结构分解或面向产品生命周期的优化，过程大多繁琐复杂，且通用性差，模块化程度不高，有的在零件数目过多时，只能得到近似最优解。本文在前人研究的基础上，总结分析了模块划分应遵循的一系列基本原则，并将遗传算法与模拟退火算法相结合，汲取两者的优点，提出遗传模拟退火算法解决该问题。结果表明，该方法可以有效避免在求解全局最优问题时，陷入局部优化的陷阱，其所得结果对于系列化产品的模块划分有很好的效果，能有效提高采用聚类分析方法求解模块划分的效率和准确性。
　　模块化与信息技术的结合极大促进了模块化技术的应用深度和广度。本文通过分析机电产品模块化设计过程和模块划分基本原则，采用遗传模拟退火算法对产品进行模块划分，并基于产品生命周期管理软件Windchill构建模块化平台，为模块化技术的实际应用及模块化与信息技术的结合提供了良好的依据。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 模块化设计的发展及理论研究

1．2．1 大批量定制

1．2．2 模块化设计

1．2．3 国内外机电产品模块化设计的发展概况

1．3 模块划分的研究及发展概况

1．3．1 模块划分

1．3．2 国内外模块划分理论研究的发展概况

1．4 课题来源、论文研究主要内容及论文逻辑结构图

第二章 机电产品模块化设计过程

2．1 产品模块化设计过程

2．2 模块化准备工作

2．2．1 市场分析，需求确定

2．2．2 产品的功能原理确定及功能结构分解

2．2．3 模块化设计系列范围

2．2．4 零部件规范、编码管理及ABC分析

2．3 模块化产品平台构建

2．3．1 模块库

2．3．2 接口库

2．3．3 模块化平台的构建、充实和维护

2．4 面向订单的产品配置设计

2．4．1 产品配置设计

2．4．2 产品变型设计

2．5 本章小结

第三章 基于遗传模拟退火算法的模块划分

3．1 机电产品模块划分基本原则

3．1．1 面向功能的模块划分基本原则

3．1．2 面向产品生命周期的模块划分基本原则

3．2 遗传模拟退火算法介绍

3．3 零部件关联矩阵

3．4 数学建模及适应度函数构造

3．5 遗传模拟退火算法应用

3．5．1 算法流程

3．5．2 算法细节

3．6 算法实例

3．6．1 三级圆锥圆柱齿轮减速器的模块划分

3．6．2 对比总结

3．7 本章小结

第四章 基于Windchill的产品模块化平台

4．1 平台环境

4．2 工作原理

4．3 主要功能

4．3．1 产品信息管理

4．3．2 模块划分

4．3．3 接口管理

4．3．4 编码管理

4．3．5 产品配置

4．3．6 变型设计

4．4 实例分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况