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概念设计是产品全生命周期设计的前期阶段,具有不确定性和复杂性,且决定了后续设计方向。通常概念设计会产生多个设计方案,需优选方案,故评价决策是概念设计方案评价中的重要环节,直接决定了产品最终的功能、性能等因素。目前,关于评价技术的研究大都为方法上的创新或在机械产品概念设计阶段的直接应用。为了给机械产品概念设计具体方案选取适宜的评价方法,减少方法选取的盲目性,本文在前人工作的基础上,研究了各评价方法在具体机械概念设计评价对象中的适用性,并进行了相关方法的创新,具体工作如下:
首先,为了加强评价方法的选择与机械产品概念设计具体对象的联系,本文依据机械产品的概念设计对象及评价指标体系特点的不同,进行了评价指标的初步分类,分为指标未知、单级指标及多级指标下机械产品概念设计方案的评价方法选择问题。
其次,为了解决现有评价方法研究面度不够广、深度不足的问题,在初步分类下,依据评价指标权重,评价过程交互性,评价方法智能性等方面进行常用评价方法的分析比较,确定或创新出较优的评价方法:对于指标未知的机械结构设计方案评价问题,提出了一种最小sPareto的结构设计评价方法;对于多个结构设计方案或针对某类机构运动方案的单级指标评价问题,优选了一种基于证据推理的多属性决策新方法;对于机械产品的总功能或多个主要功能的评价及机械运动方案的多指标多层次综合评价问题,采用了基于计算智能的改进模糊神经网络评价法。
然后,详述了这些优选方法的相应理论、评价过程及其优势。指标未知方案评价采用的最小sPareto的结构设计评价方法,利用最小sPareto边界在设计者的偏好区域内量化竞争方案性能,实现了方案的定量、交互评价,使得评价过程更直观有效;单级指标评价采用的基于证据推理的多属性决策新方法,基于反偏好函数的确定权重,利用证据推理法进行方案评价,具有可交互性和定量描述决策者主观判断上的不确定性和不完全性的优势;多级指标综合评价采用改进的模糊神经网络评价法,采用遗传算法(GA)对网络进行样本学习,解决了BP算法训练时间长,容易陷入局部极小的问题。
最后,通过不同的典型实例,验证了优选评价方法的有效性及优势。本文的研究,一定程度上实现了机械产品概念设计阶段不同评价对象特点下,若干评价方法的综合应用,为后来相关研究者进行评价方法的选择或创新提供一定规律性的指导,对于其他产品生命周期阶段的评价决策问题也具有一定的指导意义。