复杂产品并行设计多源变更传播机理和路径优化方法研究

The management and control of multi-source design changes is a great challenge during the concurrent design processes of complex products. Therefore this research will focus on the new solutions of change propagation prediction, propagation path plan and change cost estimation for the multi-source design changes. First, the design feature of the complex product will be modeled by using semantic technology to operate the changes consistently between various design processes and ensure the data coherent. Then the design change analysis network will be built based on the design feature semantic model. The propagation mechanism of the design changes will be studied quantitatively at the design feature granularity in the change analysis network. Subsequently, the propagation paths of multi-source design changes will be optimized based on the aforementioned change propagation mechanism and some heuristic optimization algorithms. Through the multi-agent technology, the design changes will be self-adapted to be absorbed and counteracted along the propagation paths. Consequently the impact imposed by the design changes will be controlled within a minimum area and the chances of change conflicts will be decreased. Finally, the evaluation principle about the optimization propagation paths of design changes will be established, which will be employed to estimate the variations in cost, quality and efficiency due to the series of design changes. This principle will be a theoretical reference for making design change decisions. The innovative research work is carried out by taking the design features into account for planning the propagation path of the multi-source design changes, which will be an effective method for managing the changes of complex products during the concurrent design processes.

本项目针对复杂产品并行设计过程中多源设计变更管控的复杂性，提出多源设计变更传播预测、路径规划和变更成本评估新方法，以设计特性为粒度研究多源设计变更传播机理与路径优化策略。建立复杂产品的设计特性语义模型，统一操作和管理并行设计过程中的设计变更，并保障变更前后数据的一致性；基于设计特性语义模型建立设计变更分析网络模型，从设计特性粒度分析设计变更在分析网络上的传播规律，实现对设计变更传播机理的客观定量分析；研究多源设计变更并行传播路径优化策略和算法，基于多主体技术使设计变更在传播过程中能够自适应地沿着可吸收、可抵消的路径传播，控制多源设计变更的传播影响范围并减少变更冲突；提出设计变更传播路径优化成效评估方法，定量估计设计变更量在成本、质量和效率上的影响效应，为企业的变更决策提供理论指导。本项目的预期研究成果将为复杂产品在并行设计中的设计变更管理提供了一种切实有效的方法。

复杂产品并行设计过程中往往存在多源设计变更，这些设计变更之间相互作用，导致变更传播过程具有并行性、非线性和不确定性，对其进行管控十分复杂。针对上述问题本项目提出面向复杂产品设计的多源设计变更传播机制和路径规划方法。从而实现对雪崩式变更传播的预测和对多源变更冲突的发现，为变型式设计决策提供理论指导，为复杂产品并行设计中的设计变更管理提供了一种切实有效的方法。主要研究成果如下：.(1) 建立了面向复杂产品的设计属性语义模型。利用本体技术以设计属性为基本组成元素，建立产品设计模型，从而实现跨设计任务的产品设计模型集成和设计属性检索，保证了变更后所涉及的相关数据能够一致地变化，为建立设计变更分析网络模型提供基础。.(2) 以往凭经验建模分析设计变更传播无法精确预测传播路径，以设计属性为基本粒度对设计变更传播进行定量化分析，建立变更传播强度模型。通过分析设计变更分析模型（DCAM）的小世界网络特性，定义了定量化的设计变更传播影响模型。根据设计变更数据库中记录挖掘设计属性间发生变更直接传播的可能性，考虑设计裕度实现更合理的设计变更路径寻优，提高了设计变更传播的预测准确性。基于蚁群算法在设计变更分析模型上建立了设计变更传播路径寻优算法，保证了设计变更传播分析的效率。.(3) 为分析所提出的设计变更传播分析方法的有效性，对其进行对比评测，相较于传统的基于设计结构矩阵的分析方法和基于规则的设计变更寻优算法，所提出方法的计算效率更高，同时考虑了设计裕度使得结果会随着初始变更量的变化而变化，对于指导实际变型设计和合理规划变更传播更具意义。.(4) 研究了复杂产品并行设计多源设计变更相互作用机制和基于多主体的传播仿真方法。通过考虑多源设计变更之间的相互作用机制，利用多主体技术使多源设计变更在各自独立传播的前提下尽量沿着可相互抵消的路径传播，从而实现消除变更冲突并对多源设计变更传播影响进行预测。

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