針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法。該方法由產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹、產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型、多層不確定優(yōu)化模塊配置模型及其轉(zhuǎn)換、確定型模塊優(yōu)化配置模型及求解構(gòu)成，具體步驟為：根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的模塊化產(chǎn)品，針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，在產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹的基礎(chǔ)上，結(jié)合大系統(tǒng)控制論，建立其多重廣義算子模型；根據(jù)產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和綠色度計(jì)算方法，建立與多重廣義算子模型相對(duì)應(yīng)的多層不確定優(yōu)化模塊配置模型，采用“去模糊化”方法將其轉(zhuǎn)化為確定型模塊優(yōu)化配置模型，然后采用遺傳算法進(jìn)行求解。本發(fā)明方法有效提高企業(yè)的資源利用率，降低能耗，減小對(duì)環(huán)境的影響。
【專利說明】針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法，該方法主要應(yīng)用于具有模塊化基礎(chǔ)的企業(yè)產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著國(guó)家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式等政策的實(shí)施，眾多企業(yè)尤其是中小企業(yè)，因?yàn)橘Y源利用率低，能源消耗高，對(duì)環(huán)境影響大而出現(xiàn)困境，與此同時(shí)綠色設(shè)計(jì)給企業(yè)走出困境創(chuàng)造了機(jī)遇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法。
[0004]本發(fā)明方法由產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹、產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型、多層不確定優(yōu)化模塊配置模型、確定型模塊優(yōu)化配置模型及求解構(gòu)成。
[0005]具體步驟為:
[0006]根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的模塊化產(chǎn)品，針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，在產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹的基礎(chǔ)上，結(jié)合大系統(tǒng)控制論，建立其多重廣義算子模型；根據(jù)產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和綠色度計(jì)算方法，建立與多重廣義算子模型相對(duì)應(yīng)的多層不確定優(yōu)化模塊配置模型，采用“去模糊化”方法將其轉(zhuǎn)化為確定型模塊優(yōu)化配置模型，然后采用遺傳算法進(jìn)行求解。
[0007](I)產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹
[0008]產(chǎn)品總功能可分為若干個(gè)子功能，每個(gè)子功能又可分為幾個(gè)子子功能，直到不能再分的原子功能；功能的載體是結(jié)構(gòu)，按產(chǎn)品功能的構(gòu)成，將產(chǎn)品總功能及其子功能分層映射為一個(gè)或多個(gè)成熟的產(chǎn)品模塊、零件等，如圖1所示產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹。
[0009](2)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型
[0010]采用變粒度模型分別對(duì)產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)建立相應(yīng)的粗粒度廣義算子、中粒度廣義算子和細(xì)粒度廣義算子的模型；利用廣義算子可以建立各層之間的縱向關(guān)系模型和同層的橫向關(guān)系模型；由變粒度廣義算子模型和廣義算子關(guān)系模型就可以構(gòu)成多重廣義算子模型，這樣建立了產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)過程的一種多重廣義算子模型，如圖2所示。
[0011](3)多層不確定優(yōu)化模塊配置模型
[0012]在概念設(shè)計(jì)階段，現(xiàn)有模塊化產(chǎn)品的綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)過程是:上層將產(chǎn)品性能需求對(duì)下層合理分配，得到該層最優(yōu)客戶滿意度(產(chǎn)品的技術(shù)功能)和最高綠色度的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，并降低成本；下層根據(jù)分配到的性能需求指標(biāo)，進(jìn)行本層各模塊或零件的選配，滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境指標(biāo)最優(yōu)，因會(huì)涉及到不確定因素，這是一種多層的指標(biāo)分派、模塊配置及其不確定優(yōu)化的問題。[0013]根據(jù)綠色設(shè)計(jì)中產(chǎn)品族模塊配置的原則:成本最低、客戶滿意度最高、綠色度最高，則產(chǎn)品模塊的優(yōu)化配置為三層規(guī)劃模型，每一層希望成本最低、客戶滿意度最高、綠色
度最1? O
[0014]①廣品層，廣品總體目標(biāo)為總成本C最低、客戶滿意度歹最1?和綠色度最高:
【權(quán)利要求】
1.一種針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法，其特征在于:該方法由產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹、產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型、多層不確定優(yōu)化模塊配置模型、確定型模塊優(yōu)化配置模型及求解構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法，其特征在于具體步驟為: 根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的模塊化產(chǎn)品，針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，在產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹的基礎(chǔ)上，結(jié)合大系統(tǒng)控制論，建立產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型；根據(jù)產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和綠色度計(jì)算方法，建立與多重廣義算子模型相對(duì)應(yīng)的多層不確定優(yōu)化模塊配置模型，采用“去模糊化”方法將其轉(zhuǎn)化為確定型模塊優(yōu)化配置模型，然后采用遺傳算法進(jìn)行求解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的針對(duì)包含不確定因素的產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的解決方法，其特征在于: (1)產(chǎn)品功能-結(jié)構(gòu)映射樹 產(chǎn)品總功能可分為若干個(gè)子功能，每個(gè)子功能又可分為幾個(gè)子子功能，直到不能再分的原子功能；功能的載體是結(jié)構(gòu)，按產(chǎn)品功能的構(gòu)成，將產(chǎn)品總功能及其子功能分層映射為一個(gè)或多個(gè)成熟的產(chǎn)品模塊、零件； (2)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的多重廣義算子模型 采用變粒度模型分別對(duì)產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)建立相應(yīng)的粗粒度廣義算子、中粒度廣義算子和細(xì)粒度廣義算子的模型；利用廣義算子可以建立各層之間的縱向關(guān)系模型和同層的橫向關(guān)系模型；由變粒度廣義算子模型和廣義算子關(guān)系模型就可以構(gòu)成多重廣義算子模型，這樣建立了產(chǎn)品綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)過程的一種多重廣義算子模型； (3)多層不確定優(yōu)化模塊配置模型 在概念設(shè)計(jì)階段，現(xiàn)有模塊化產(chǎn)品的綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)過程是:上層將產(chǎn)品性能需求對(duì)下層合理分配，得到該層最優(yōu)客戶滿意度(產(chǎn)品的技術(shù)功能)和最高綠色度的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，并降低成本；下層根據(jù)分配到的性能需求指標(biāo)，進(jìn)行本層各模塊或零件的選配，滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境指標(biāo)最優(yōu)，因會(huì)涉及到不確定因素，這是一種多層的指標(biāo)分派、模塊配置及其不確定優(yōu)化的問題； 根據(jù)綠色設(shè)計(jì)中產(chǎn)品族模塊配置的原則:成本最低、客戶滿意度最高、綠色度最高，則產(chǎn)品模塊的優(yōu)化配置為三層規(guī)劃模型，每一層希望成本最低、客戶滿意度最高、綠色度最聞; ①產(chǎn)品層，產(chǎn)品總體目標(biāo)為總成本C最低、客戶滿意度^最高和綠色度(最高: ； MaxS ; Atod ;式中，Ci為第i個(gè)模塊在分派的技術(shù)指標(biāo)為ft1、環(huán)境:I指標(biāo)為fgi時(shí)的成本； ②模塊層，在模塊層中第i個(gè)模塊成本Ci最低、技術(shù)指標(biāo)f最優(yōu)和綠色度^最高G:
NM?C.- MinXCJj^C ).Maxf Maxdj.式中，Cij為第i個(gè)模塊的第j個(gè)零件在分派的技術(shù)
， ? f，指標(biāo)為ftij、環(huán)境指標(biāo)為fgij時(shí)的成本；隊(duì)為第i個(gè)模塊包含的零件數(shù)目；③零件層，產(chǎn)品分解的最低層為零件，產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)是從每個(gè)零件所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)中選擇一個(gè)，組合成相應(yīng)的模塊結(jié)構(gòu)，各模塊結(jié)構(gòu)再組合成產(chǎn)品方案； (4)確定型模塊優(yōu)化配置模型及求解 產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的模塊優(yōu)化配置為三層多目標(biāo)規(guī)劃模型，每層都是包含三角模糊數(shù)多目標(biāo)不確定優(yōu)化問題，可以將其轉(zhuǎn)化為確定型優(yōu)化問題；首先，按三角模糊數(shù)運(yùn)算法則，進(jìn)行不確定優(yōu)化模型內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算，然后采用加權(quán)重心法，進(jìn)行清晰化，這樣就轉(zhuǎn)換得到一個(gè)確定型的模塊優(yōu)化配置模型，模塊配置問題屬于典型的組合最優(yōu)化困難問題，是NP-Hard問題，尤其當(dāng)模塊多、組合規(guī)模大時(shí) ，采用遺傳算法進(jìn)行求解。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103530460SQ201310478271
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】劉電霆, 劉耀明 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)