基于多属性寿命特征的废旧机电产品再升级设计方法研究

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基于多属性寿命特征的废旧机电产品再升级设计方法研究

【摘要】： 再制造作为废旧资源再利用的高级形式,是实现“双碳”目标的重要路径之一。然而,随着技术更新迭代速度加快,产品升级换代与资源浪费之间的矛盾愈发凸显,对再制造恢复模式带来了严峻的挑战。再制造升级是应对产品功能过时退役的有效解决方案,但是由于废旧机电产品在服役过程中物质寿命、技术寿命和经济寿命的不均衡性,以及客户需求个性化、多样化特征日趋显著,导致废旧机电产品再升级设计极具个性化与复杂性。 为充分挖掘废旧机电产品的再利用潜力和再服役效能,本文结合国家自然科学基金“基于多属性寿命定制的废旧机电产品智能再升级设计理论与方法研究”(52075396)等项目,以多属性寿命为基础,围绕废旧机电产品功能单元再升级设计、结构再升级设计以及再升级设计方案评估与优选展开系统化研究,主要包括以下内容: (1)研究了基于多属性寿命特征再升级设计的内涵,以及机电产品物质、技术、经济寿命演化规律等关键影响要素。构建了以“功能单元再升级设计→结构再升级设计→再升级设计方案评估与优选”为主线的废旧机电产品再升级设计方法体系,为再升级设计工作的开展提供理论和方法支撑。 (2)提出了基于多属性寿命定制情景识别的功能单元再升级设计方法。利用寿命特征拓展构建寿命质量功能展开模型,以客户对再制造升级产品的多属性寿命需求和性能需求共同驱动再升级设计。提出“多属性寿命定制情景”的概念并用来表征功能单元剩余物质、技术、经济寿命与客户定制寿命构成的量化空间,通过数据挖掘功能单元多属性寿命定制情景与再升级设计方案之间的关联映射。建立功能单元再升级设计贝叶斯网络模型,根据后验概率值确定情景类别对应的最佳再升级设计方案。 (3)提出了基于CBR-CFBSU混合模型的结构再升级设计方法。构建了约束条件(C)下功能(F)-行为(B)-结构(S)-升级(U)模型,并与基于本体的实例推理CBR技术相集成。本体实例推理技术以目标实例与历史实例的相似度计算为基础,通过重用和修改相似历史实例快速生成废旧机电产品结构再升级设计方案。CFBSU模型通过实施在约束条件下功能-行为-结构-升级的逐层映射转化,以行为实现特定功能,以结构实现特定行为,以升级变更操作实现特定结构,生成在废旧机电产品原结构基础上的结构升级变更方案,并利用生成的方案丰富实例推理系统实例库。 (4)研究了废旧机电产品再升级设计方案评估与优选方法。从再升级变更性、再升级技术性、再升级经济性、再升级绿色性四个维度构建方案评估指标体系,并对指标进行量化。同时提出一种基于鲸鱼优化神经网络算法的方案可行性评估模型,对再升级设计方案进行科学评估与优选。以废旧机床再升级设计方案的评估与优选为例验证了该方法的可行性。 (5)开发了废旧机电产品再升级设计支持系统。基于Visual Studio平台利用C#、.NET技术和SQL Sever数据库,实现废旧机电产品再升级设计信息管理、功能单元再升级设计、结构再升级设计以及再升级设计方案评估与优选等功能,并结合案例阐述了系统的具体应用。

【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2024

1 朱硕;潘志强;江志刚;鄢威;张华;基于多寿命特征的废旧机电产品再升级设计研究进展[J];机械工程学报;2022年07期 2 吴世杰;王锋坦;机械再制造设计探讨[J];黑龙江科技信息;2015年09期 3 徐滨士,刘世参,李仁涵,姚巨坤,向永华废旧机电产品资源化的基本途径及发展前景研究[J];中国表面工程;2004年02期 4 向永华,姚巨坤,徐滨士废旧机电产品资源化的基本途径及支撑条件[J];中国资源综合利用;2004年02期 5 江吉彬;许明三;曾寿金;苏发;废旧机电产品再制造的拆卸路径规划[J];农业机械学报;2009年10期 6 赵江涛;范松峰;面向再制造零件表面形貌的计算机辅助检测系统[J];火力与指挥控制;2008年S1期 7 储伟俊,刘斌国外再制造的研究与实践[J];机械工艺师;2001年08期 8 董必曦;基于再制造视角的创造性拼凑研究[J];价值工程;2014年26期 9 夏守长,奚立峰再制造物流网络的研究现状及发展趋势[J];工业工程与管理;2002年05期 10 徐滨士,朱胜,姚巨坤废旧机电产品资源化[J];科技导报;2005年06期

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