NSGA2を改良した軽産業機器のモジュール分類方法

Aug 24, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13789 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

従来のクラスタリングアルゴリズムを使用してモジュールを分割する場合、局所最適に陥りやすいという問題に対応して、本論文はNSGA2アルゴリズムの初期化戦略を改善し、それをFCMアルゴリズムと組み合わせて、改良されたNSGA2-FCMアルゴリズムを提案する。クラスタリング分析用。 まず、FBS マッピングを使用して製品システムの機能構造をモデル化し、製品の機能構造間の関係を特定します。 第二に、モジュール分割ドライバ間の関係に基づいて相関合成行列が構築されます。 最後に、改良された NSGA2-FCM アルゴリズムを製品のクラスター分析に適用して、最適なモジュール分割スキームを導き出します。 このアルゴリズムは、FCM アルゴリズムを使用してクラスタリングの精度を向上させながら、NSGA2 アルゴリズムの初期化戦略を最適化することで局所最適化に陥ることを回避します。 これにより、最適なモジュール分割ソリューションを見つける際に、アルゴリズムがより効果的にソリューション空間を探索できるようになります。 最後に、ビール発酵槽をケーススタディとして、軽産業機器のモジュール分類アルゴリズムの有効性を検証します。

迅速な製品設計のための効果的なツールとして、適切なモジュール分類は設計効率を向上させ、製品の品質、製造サイクル タイム、およびコストの課題に効果的に対処できます。 この主題に関する現在の文献のほとんどは、構造的および/または機能的側面に焦点を当ててモジュールを特定していますが、モジュールの分類要素は見落とされています。 例えば、Eppinger らのような外国の研究者。 彼らは、製品のモジュール化開発手法を研究し、モジュール製品の構造を研究するために初めてマトリックスベースの正式なアプローチを導入し、コンポーネントモジュール間の相関関係を示しました1。 ロンら。 は、サプライチェーンのモジュール分割に対する製品指向のアプローチを提案し、製品コンポーネント間の機能的および構造的な相互作用を通じて関係マトリックスを確立しました。 ラマチャンドラン K et al. は、製品のモジュール化率が迅速な製品の発売に与える影響を調査し、製品のモジュール化におけるパフォーマンスの向上を特定することで、製品のアーキテクチャ、価格設定、およびタイミングの決定の革新的な組み合わせが迅速な製品の発売に達成されることを発見しました3。 魏ら。 は、複数の製品バリアントを作成し、モジュール性のセグメント化を通じて設計フェーズの決定のための製品の実用性を高めるためのさまざまな作業レベルまたは機能を生成する、アセンブリと分解に基づいた事前定義されたモジュールのセットを提案しました。

国内学者の賈燕林氏は、モジュール性に関する体系的な研究を実施し、機械製品のモジュール設計の一般的なプロセスを提案し、製品のモジュール設計プロセスをモジュール計画、モジュール分割、モジュール作成、モジュール結合の 4 つの部分に分けました。 Gu Xinxin は、製品モジュール化部門の作業を、モジュール化製品プラットフォームの構築と注文製品のモジュール化設計という 2 つの主要な部分に分割しました。 張海燕ら。 機能・原理・動作・構造設計モデルを使用して、システムコンポーネント間の相関関係をマッピングし、クラスター分析にギャップ統計と自己組織化ニューラルネットワーク手法を適用して、特殊な円筒歯車工作機械のモジュール分割を完了し、再構成可能な工作機械の基礎を築きました。工作機械の研究５． 劉明源ら改良された遺伝的アルゴリズムに基づくモジュール分類方法を提案しました。 コンポーネント設計構造行列とモジュール適合関数を取得することを前提として,差分クロスオーバーと近傍変動の改良された遺伝的アルゴリズムを使用して,モジュール分類のための最良の解決策を探索した。

モジュール パーティショニングに関するこれまでの研究では、モジュール化の理論と手法に重点が置かれてきましたが、モジュールの初期化データに対する感度が低く、網羅的なモジュール化のドライバーとメトリックが不足している一方、構造化された操作によりモジュール パーティショニングの他の特性も制限されます。