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1. 基于FSMP模型的机电产品绿色设计方案生成方法

付岩, 王黎明, 李方义, 孔琳, 王耿

计算机集成制造系统 2023, 29 (4): 1301-1312. DOI: 10.13196/j.cims.2023.04.022

摘要（53）

PDF （6943KB）（79）

为完成产品的绿色概念设计,提出一种支持方案生成的功能—结构—材料—工艺模型(FSMP)绿色设计模型,该模型对产品材料、工艺、使用等全生命周期过程的设计信息进行集成表达。通过对FSMP模型中的节点扩展和关联,建立产品概念设计空间,采用生命周期评价方法量化设计空间节点的环境影响。提出一种基于希望树的启发式搜索算法,以设计方案环境影响最小为目标,遍历设计空间节点,生成绿色性能最优的设计方案。最后以举升机的绿色设计为例,证明了该模型在绿色设计中的重要指导作用。

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2. 基于多层级数据分配的机床生命周期环境影响评价

马艳,李方义,王黎明,王耿

计算机集成制造系统 2021, 27 (3): 757-769. DOI: 10.13196/j.cims.2021.03.010

摘要（295）

PDF （4261KB）（299）

针对机床产品的生产消耗量大和环境排放复杂,采集的数据来自于零件、车间、企业多个层级,难以直接应用于生命周期评价的问题,提出了多层级数据分配计算方法,建立了基于多层级数据分配的生命周期清单获取模型和基于产品生命周期的环境影响排放清单量化模型,建立了生命周期评价指标体系及环境影响分类,分析了机床产品生命周期的环境影响评价。结合调研数据进行机床的环境影响评价,对所提方法进行了验证说明。

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3. 面向变速箱磨损状态评估的灰靶模型优化

张珊珊,李方义,贾秀杰,周丽蓉,刘浩华,张传伟,孔琳

计算机集成制造系统 2019, 25 (第9): 2159-2166. DOI: 10.13196/j.cims.2019.09.004

摘要（372）

PDF （3396KB）（272）

为实现变速箱磨损状态的有效评估,提出一种灰靶模型的优化方法。传统灰靶模型中分辨系数的大小通常根据人为经验确定,缺少客观性,这将直接影响模型的分辨能力。该方法结合推土机变速箱磨损实例,提取铁谱分析和光谱分析双因素参数,构建适用于变速箱磨损状态评估的灰靶模型;然后基于非线性方式改进的粒子群算法对模型的分辨系数进行优化,得到优化后的灰靶模型。最后,通过与传统灰靶模型实例进行对比分析,验证了该优化方法对实现变速箱磨损状态评估的可靠性。

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4. 基于机床加工匹配特性的混合流水车间绿色生产调度

孔琳,王黎明,李方义,刘欣玥,王耿

计算机集成制造系统 2019, 25 (第5): 1075-1085. DOI: 10.13196/j.cims.2019.05.005

摘要（376）

PDF （1566KB）（272）

针对混合流水车间绿色生产过程中的设备选择和调度目标匹配问题,提出基于机床加工特性的多目标调度模型和改进遗传算法。该算法建立了混合流水车间调度的时间、能耗与成本优化模型,采用模糊隶属方法描述了机床加工特性,在遗传算法求解过程中通过机床加工特性隶属度与调度目标的权重系数匹配关系,建立了自适应的交叉、变异和优势保留策略,在每一代迭代中提高在调度目标方向上的选择压力,加速收敛。通过实例分析对比了不同算法的优化结果,从而验证了模型及算法的有效性,并提出了高效、节能、经济和综合4种调度生产模式,为混合流水车间绿色生产提供了指导。

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5. 一种考虑工件材料表面硬度的铣床功率模型

周丽蓉,李方义,李剑峰,成昌龙,孔琳

计算机集成制造系统 2018, 24 (第4): 905-916. DOI: 10.13196/j.cims.2018.04.010

摘要（342）

PDF （1330KB）（318）

为了降低车间加工能耗、提高制造过程能量效率,建立了铣床待机状态、辅助状态、空载状态、切削状态下的功率模型。针对铣床切削功率,提出一种考虑材料硬度和主轴转速对材料去除功率影响的切削功率改进模型,对同一机床铣削多种工件材料情况的能耗进行评估,从而在一定程度上扩展现有铣削功率模型的适用范围。针对被测试机床润滑冷却系统工作特性导致待机功率存在间歇变化,提出一种分段函数式待机功率表达模型,相比现有常数式待机功率模型,该模型能够更好地反映机床待机功率情况;经实验研究和实例验证,所提改进功率建模方法及其模型具有良好的平面铣削加工能耗预测准确性。

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6. 产品低碳设计方法研究进展

彭鑫,李方义,王黎明,王耿,李龙,孔琳,马艳

计算机集成制造系统 2018, 24 (第11): 2846-2856. DOI: 10.13196/j.cims.2018.11.019

摘要（431）

PDF （949KB）（413）

为了在产品设计中考虑低碳性以减缓与控制碳排放,推动生态工业可持续发展,针对近年来国内外发表的研究成果,以碳排放减量化为设计目标,从产品概念设计阶段低碳设计方法、结构设计阶段适用的低碳设计方法、低碳优化设计方法、低碳设计知识库及工具研究4方面对当前热点问题进行了综述。在对产品低碳设计方法研究的基础上,从复杂产品低碳设计建模、生命周期场景下的设计优化、数据与知识驱动下的低碳设计平台开发等角度,总结提出三大研究难点与关注方向。

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7. 浮动式齿圈行星齿轮箱齿轮故障振动频谱模型

王一凡,李方义,贾秀杰,李国彦,董德浩,刘浩华

计算机集成制造系统 2017, 23 (第9期): 1875-1882. DOI: 10.13196/j.cims.2017.09.006

摘要（344）

PDF （1310KB）（236）

齿轮箱振动信号频谱结构的深入研究,对齿轮箱的故障诊断有很大帮助。但是到目前为止,还没有对齿圈浮动的行星齿轮箱频谱结构的相关研究。针对浮动式齿圈行星齿轮箱传动结构的特点,研究了振动信号传递路径对频谱结构的影响,得到了浮动式齿圈行星齿轮箱齿轮故障振动信号的频谱模型。利用包络谱对故障信号的幅值调制进行分析,简化了故障诊断工作。最后,运用所提频谱模型进行了故障诊断试验,准确发现了变速箱中的故障。

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8. 产品低碳设计研究现状与发展趋势

徐兴硕,李方义,周丽蓉,李静,孟强

计算机集成制造系统 2016, 22 (第7期): 1609-1618. DOI: 10.13196/j.cims.2016.07.001

摘要（420）

PDF （1222KB）（334）

为了从源头上解决环境问题,从概念设计、结构设计、参数设计三个阶段对产品低碳设计理论进行了论述,介绍了产品碳足迹评估方法,提出了狭义碳效益和广义碳效益的概念。在总结目前低碳设计研究进展的基础上,对产品低碳设计的发展愿景和方向进行了讨论。

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9. 基于设计特征的机械产品制造能耗关联建模

周丽蓉,李方义,李剑峰,徐兴硕,李静

计算机集成制造系统 2016, 22 (第4期): 1037-1045. DOI: 10.13196/j.cims.2016.04.018

摘要（529）

PDF （1107KB）（256）

为有助于在早期设计阶段评估产品制造过程能耗、改进产品设计方案、促进制造节能,提出一种基于设计特征的机械产品制造过程能耗关联建模方法。提出产品宏结构特征(空间位置关系与连接关系)与微结构特征(材料特征、形状特征、尺寸特征、技术特征)的概念,来表征产品零部件间层层约束关系;建立基于设计特征的产品设计方案表达模型。对制造过程直接能耗和间接能耗与产品设计特征进行关联性分析,提出基于设计特征的制造能耗量化方法,建立了产品制造过程能耗关联模型。以计算和分析某变速箱行星架制造能耗为例,验证了所提方法的可行性。

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10. 基于BP神经网络的产品生命周期评价敏感性分析

李静,李方义,周丽蓉,徐兴硕,孟强

计算机集成制造系统 2016, 22 (第3期): 666-671. DOI: 10.13196/j.cims.2016.03.010

摘要（787）

PDF （707KB）（283）

为支持产品方案设计阶段设计信息反馈指导方案优化,提出基于BP神经网络的设计方案敏感性分析方法。建立了绿色信息模型,从方案设计中提取与环境影响相关的绿色信息;建立了神经网络敏感性分析模型,将各个生命周期阶段的绿色信息作为敏感性分析的输入参数,将对应的生命周期评价结果作为输出参数;训练BP神经网络模型使相对误差达到预期精度;分别提取该BP网络输入层与隐含层、隐含层与输出层各单元之间的连接权值,使用Tchaban算法计算得到绿色信息对生命周期评价结果的敏感性系数,即影响贡献值。以牵引电机为例,验证了所提敏感性分析方法,确定了主要设计变量对评价结果的影响趋势,从而对设计方案的变更提出了改进方向。

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11. 基于绿色特征的方案设计快速生命周期评价方法

孟强,李方义,李静,周丽蓉,纪芹芹

计算机集成制造系统 2015, 21 (第3期): 626-633. DOI: 10.13196/j.cims.2015.03.007

摘要（561）

PDF （1008KB）（269）

为解决常规生命周期评价方法由于固有的周期长、数据需求量大等缺点而难以适用于产品的方案设计阶段问题,提出一种基于绿色特征的快速生命周期评价方法;建立了绿色特征模型筛选设计方案中的绿色信息。采用模糊集合理论中的直觉模糊数对定性特征值进行了研究;采用Monte Carlo法处理定量特征,并将其标准差作为不确定性因子进行不确定性分析。选择合适的生命周期影响评价方法进行生命周期影响评价,得到生命周期评价结果,以完成产品设计方案的环境影响评价,从而支持产品的绿色设计。通过某公司变速箱前箱体实例对所提快速生命周期评价理论进行了验证。

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12. 面向机电产品方案设计的绿色特征建模

辛兰兰，贾秀杰，李方义+，王晓伟，陈孝旭

摘要（338）

PDF （822KB）（261）

针对产品方案设计阶段缺少有效绿色设计理论方法和技术支持的问题，建立了基于绿色特征的机电产品方案设计阶段环境影响信息表达模型。提出了绿色特征的概念,对产品方案设计阶段的各种环境影响信息进行描述。提出基于绿色特征的方案设计阶段信息表达方法。通过绿色特征对绿色信息进行识别、筛选、提取和聚合，最终建立以绿色特征为基础的方案设计环境信息表达模型。以小型通用电机为例，验证了绿色特征的提取过程，并建立了该电机的环境信息表达模型。通过电机具体实例验证了该模型的正确性。

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13. 面向自动化装配的轴孔装配参数选择研究

姜峰，李剑峰，李方义，王玉玲，陈建

摘要（208）

PDF （608KB）（232）

在面向装配的设计中，很少考虑装配工艺参数，在一定程度上削弱了面向装配的设计思想对装配过程的指导作用。对此，提出了一种面向自动化装配设计的圆柱轴孔装配工艺参数优化算法。该算法以装配成本为边界条件，建立了解析几何求解模型，能帮助设计者选择合理的工艺参数，如配合零件的尺寸公差、自动化装配设备的定位精度和转角精度等。最后，编制了相应的程序优化装配工艺参数。

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14. 面向产品族设计的通用平台多域辨识研究

陈建，李剑峰，李方义，王玉玲，姜峰，马开

摘要（200）

PDF （910KB）（285）

针对产品通用平台的多域统一辨识问题，从产品结构、功能和用户需求的并行角度对产品通用平台辨识进行了研究。分别构建了产品结构域无向图模型、功能域有向图模型和需求域向量表模型。在此基础上，建立了产品通用平台辨识多约束耦合空间模型和对应的多约束耦合矩阵。把产品通用平台跨域统一辨识问题，转变为求多约束耦合空间一系列当量距离的问题。对当量距离进行综合排序后，根据企业生产能力和市场细分情况确定点的范围，形成优化的产品通用平台集合，使对产品通用平台辨识的模糊求解转变为定量化求解。最后，以轮式装载机为例，验证了各模型在产品通用平台辨识应用中的有效性。

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15. 基于绿色特征的方案设计快速生命周期评价方法

孟强,李方义,李静,周丽蓉,纪芹芹

计算机集成制造系统