一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的劃分方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的劃分方法，具體講是涉及一種渦輪 增壓器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)DSM劃分方法，其屬于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 設(shè)計(jì)是產(chǎn)品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品的成本、周期、生產(chǎn)效率。 設(shè)計(jì)過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)耦合和沖突，曹鵬彬等人提出消除沖突的首要工作是耦合分 析，而耦合分析就要對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行聚類劃分等操作。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)DSM模型劃分的原則是 通過行列變換，使矩陣中的元素盡可能的靠近對(duì)角線位置。對(duì)于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣可以 通過手工方法來實(shí)現(xiàn)，但是隨著矩陣行列數(shù)目的增加和元素之間聯(lián)系的加強(qiáng)，手工劃分的 難度和工作量會(huì)大大增加，且手工操作的結(jié)果和工作人員的經(jīng)驗(yàn)、直覺、能力有關(guān)，有一定 的偶然性，缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)，需要尋找科學(xué)智能的方法。
[0003] Whitfield等提出了非零元素向?qū)蔷€聚集的新的目標(biāo)函數(shù)。但只是對(duì)DSM中上 三角單元格中的元素進(jìn)行運(yùn)算，以便使目標(biāo)函數(shù)最小，這樣并不能保證下三角單元格中的 元素也達(dá)到同樣的效果，準(zhǔn)確率不高。劉健剛等人提出應(yīng)用遺傳算法來對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)DSM模 型進(jìn)行聚類劃分，但使用二進(jìn)制編碼方式較繁瑣，不但需要解碼，而且計(jì)算量大。針對(duì)目標(biāo) 函數(shù)只計(jì)算部分元素，準(zhǔn)確率不高和二進(jìn)制編碼比較繁瑣的缺點(diǎn)，我們需要研宄一種更智 能的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)DSM模型劃分方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)DSM的劃分方法， 該方法的適應(yīng)度函數(shù)對(duì)整個(gè)DSM模型中的元素進(jìn)行運(yùn)算，以DSM模型中所有元素離對(duì)角線 距尚之和最小為目標(biāo)，能夠提尚劃分的準(zhǔn)確率。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣 的劃分方法，其包括以下步驟：
[0006] S1、確定編碼方式；
[0007] S2、初始化種群；
[0008] S3、計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值；
[0009] S4、根據(jù)給定的最大進(jìn)化代數(shù)判斷繼續(xù)往下運(yùn)行或執(zhí)行S6 ;
[0010] S5、對(duì)種群進(jìn)行選擇、變異操作，跳轉(zhuǎn)到步驟S3 ;
[0011] S6、輸出最小值和最優(yōu)矩陣。
[0012] 其中，步驟S1中，采用自然數(shù)編碼；例如，產(chǎn)品DSM模型是一個(gè)5X5的矩陣，矩陣 中的參數(shù)用字母A、B、C、D、E、F、G來表示，分別對(duì)應(yīng)自然數(shù)編碼中的1、2、3、4、5、6、7 ;則此 產(chǎn)品DSM模型的編碼方式如表1所示：
[0013] 表1某產(chǎn)品DSM模型編碼方式
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的劃分方法，其使用改進(jìn)的遺傳算法，以DSM模型 中所有元素離對(duì)角線距離之和最小為目標(biāo)定義適應(yīng)度函數(shù)，用選擇、變異算子求解；其具體 過程如下： 51、 確定編碼方式； 52、 初始化種群； 53、 以構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣模型中所有元素離對(duì)角線距離之和最小為目標(biāo)定義適應(yīng)度函 數(shù)，計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值； 54、 若達(dá)到最大進(jìn)化代數(shù)，則直接執(zhí)行步驟S6,否則繼續(xù)執(zhí)行步 驟S5 ; 55、 對(duì)種群進(jìn)行選擇、變異；得到新的種群，跳轉(zhuǎn)到步驟S3 ; 56、 輸出最小值和最優(yōu)矩陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的劃分方法，其特征在于：所述步驟S1中 采用自然數(shù)編碼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的劃分方法，其特征在于：所述步驟S3中 的適應(yīng)度函數(shù)以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣模型中所有元素離對(duì)角線距離之和最小為目標(biāo)，其公式為：
其中，i表示設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的行，j表示設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣的列，n表示矩陣的最大行數(shù)或列 數(shù)；DSM為方陣，|i-j|表示元素到DSM對(duì)角線的距離，DM(i，j)表示第i行與第j列相交的 單元格中元素的值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的劃分方法，其特征在于：所述步驟S2中 采用隨機(jī)生成種群。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣(DSM)的劃分方法。該劃分方法使用改進(jìn)的遺傳算法，構(gòu)建了新的適應(yīng)度函數(shù)，即以DSM模型中所有元素離對(duì)角線距離之和最小為目標(biāo)；在劃分求解過程中，采用自然數(shù)編碼方式，并去除了交叉操作算子，具有不需要解碼、求解更便捷的優(yōu)勢(shì)。發(fā)明最后以渦輪增壓器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)DSM模型為例，驗(yàn)證了該劃分方法的有效性。
【IPC分類】G06N3-12, G06F17-16
【公開號(hào)】CN104572590
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510039785
【發(fā)明人】張強(qiáng), 周揚(yáng)杰, 張建新, 魏小鵬
【申請(qǐng)人】大連大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日