基于效用和模糊理论的产品设计协同决策方法技术

本发明专利技术涉及计算机协同决策方法，公开了一种基于效用和模糊理论的产品设计协同决策方法，包括以下具体步骤：效用确定步骤：将工程数据通过效用函数进行拟合得到所述工程数据的最终效用表示，所述工程数据包括单个决策变量的效用以及与所述效用对应的设计者集合；优化步骤：以所述最终效用表示为目标进行优化得到单一目标的总体效用目标；模型建立步骤：对所述总体效用目标进行进一步的约束，通过最大化所述总体效用目标建立模型；模型求解步骤：求解所述模型实现最终的产品设计方案。本发明专利技术的优点在于，切实可靠，易于实现，对提高产品协同设计过程中的协同决策可靠性具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及计算机协同决策方法，公开了一种，包括以下具体步骤：效用确定步骤：将工程数据通过效用函数进行拟合得到所述工程数据的最终效用表示，所述工程数据包括单个决策变量的效用以及与所述效用对应的设计者集合；优化步骤：以所述最终效用表示为目标进行优化得到单一目标的总体效用目标；模型建立步骤：对所述总体效用目标进行进一步的约束，通过最大化所述总体效用目标建立模型；模型求解步骤：求解所述模型实现最终的产品设计方案。本专利技术的优点在于，切实可靠，易于实现，对提高产品协同设计过程中的协同决策可靠性具有重要意义。【专利说明】
本专利技术涉及计算机协同决策方法，特别涉及一种基于效用和模糊理论的产品设计 协同决策方法。
技术介绍
复杂机械产品的设计特别是创新设计是多个设计者参与的协同设计过程。在这个 协同设计过程中，不同的设计专家分别承担不同部件或者不同领域的设计任务，他们考虑 任务的角度、评价标准以及知识背景各不相同，各个设计人员用自身的专业知识、设计准则 和经验来完成自己所承担的设计任务，但由于他们承担的设计任务属于同一个产品，他们 的设计对象之间以及他们所关心的各个属性之间存在着复杂的相互依赖关系，因此，这些 协同完成产品设计的设计者不可能完全独立，而是存在着相互制约的关系，不同设计者需 要就成本、时间、客户要求、制造要求等问题进行协同决策，该协同决策问题具有如下几个 特点： 1.决策变量具有模糊性。决策变量的可行取值一般不是唯一的，而是一个取值范 围或者集合。 2.决策具有主观性。各设计者都拥有自身的专业知识，利用其经验、专业知识来设 计产品，往往相互之间在专业知识方面存在理解偏差，对决策造成了困难。 3.决策变量可以在连续区间内取值，也可以在离散集合内取值。 现有技术中，由于缺乏一个可以在满足设计者在产品协同环境下，实时地进行协 同决策的方法，无法将设计者的设计经验知识、设计者的设计角色和设计偏好、以及产品内 在的约束需要带入协同决策的方法中，无法支持连续决策变量和离散决策变量的求解，导 致决策的结果与实际结果相差极大。 有鉴于此，有必要研发一种可以更好地满足协同决策的需要的方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术缺乏一种可以满足设计者在产品协同环境下，实时地进行协 同决策的方法的缺点，提供了一种，综合考 虑了设计者的设计经验知识、设计者的设计角色和设计偏好，以及产品内在的约束需要，并 支持连续决策变量和离散决策变量的求解。该专利技术能够有效管理在协同产品设计过程中的 决策变量及其相关的推理约束关系，保证不同设计者协同建立的决策变量约束网络的一致 性；支持设计者实时协商相关决策变量以及约束；检测设计者建立的约束有效性以避免可 能出现的设计冲突；采用遗传优化算法得到决策变量结果；监控决策变量的变动并将及时 将对其他设计者的影响传递到其他相关设计者。 为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案： ，包括以下具体步骤： 效用确定步骤：将工程数据通过效用函数进行拟合得到所述工程数据的最终效用 表示，所述工程数据包括单个决策变量的效用以及与所述效用对应的设计者集合； 优化步骤：以所述最终效用表示为目标进行优化得到单一目标的总体效用目标； 模型建立步骤：对所述总体效用目标进行进一步的约束，通过最大化所述总体效 用目标建立模型； 模型求解步骤：求解所述模型实现最终的产品设计方案。 于本专利技术的实施例中，还包括迭代协商步骤：迭代求解所述模型，在每次迭代的过 程中，选择以下任一一种协商调整方式对所述模型进行调整：调整决策变量、调整效用函 数、调整权重、调整工程约束以及选择优化准则； 所述调整决策变量是指对所述单个决策变量进行数值上的变更，所述数值上的变 更包括通过调整决策变量模糊许可范围影响觉得变量的变动自由度以及调整决策变量的 名义数据对决策变量的理想数值进行调整； 所述调整效用函数包括调整求解结果偏离设计预期数值的速率以及调整变动自 由度； 所述调整权重向量包括在所述效用确定步骤中进行拟合时改变每个决策变量的 权重； 所述调整约束包括对所述模型建立步骤中的约束进行数值调整。 于本专利技术的实施例中，所述效用确定步骤还包括：使用以下效用函数实现对工程 数据的拟合 【权利要求】1. 一种，其特征在于，包括以下具体步 骤： 效用确定步骤（100):将工程数据通过效用函数进行拟合得到所述工程数据的最终效 用表示，所述工程数据包括单个决策变量的效用以及与所述效用对应的设计者集合； 优化步骤（200):以所述最终效用表示为目标进行优化得到单一目标的总体效用目 标； 模型建立步骤（300):对所述总体效用目标进行进一步的约束，通过最大化所述总体 效用目标建立模型； 模型求解步骤（400):求解所述模型实现最终的产品设计方案。2. 根据权利要求1所述的产品设计协同决策方法，其特征在于，还包括迭代协商步 骤（500):迭代求解所述模型，在每次迭代的过程中，选择以下任一一种协商调整方式对所 述模型进行调整：调整决策变量、调整效用函数、调整权重、调整工程约束以及选择优化准 则； 所述调整决策变量是指对所述单个决策变量进行数值上的变更，所述数值上的变更包 括通过调整决策变量模糊许可范围影响觉得变量的变动自由度以及调整决策变量的名义 数据对决策变量的理想数值进行调整； 所述调整效用函数包括调整求解结果偏离设计预期数值的速率以及调整变动自由 度； 所述调整权重向量包括在所述效用确定步骤（100)中进行拟合时改变每个决策变量 的权重；所述调整约束包括对所述模型建立步骤（300)中的约束进行数值调整。3. 根据权利要求1所述的产品设计协同决策方法，其特征在于，所述效用确定步骤 (100)还包括：使用以下效用函数实现对工程数据的拟合：其中，Wi为决策变量X的效用权重，表示设计者集合Pi(x)的成员Pij的权重，Ui(x)为决策变量X的 效用，Pi (X)为与决策变量X相对应的三角模糊数的隶属度，Pi (X)所对应的集合成员为 pn, pi2,. . .，pik, nf 表示 β i 的个数。4. 根据权利要求3所述的产品设计协同决策方法，其特征在于，还包括：将I进行归 一化处理，暨：5. 根据权利要求1所述的产品设计协同决策方法，其特征在于，所述优化步骤（200) 还包括：以决策变量的效用为所述最终效用表示的优化目标，所述决策变量的效用表示为：6. 根据权利要求5所述的产品设计协同决策方法，其特征在于，还包括：使用加权线性 组合法、平方和加权法或者功效系数法将所述决策变量的效用转化为单一目标下的总体效 用目标U g; 所述加权线性组合法是指， 所述平方和加权法是指，所述功效系数法是指，7. 根据权利要求1所述的产品设计协同决策方法，其特征在于，所述模型建立 步骤（300)还包括：所述约束包括： 将三角模糊数的左右区间转化为约束以去掉模糊决策变量的模糊性：满 足li彡Xi彡h，（i=l, 2,. . .，nf);或者决策目标采用工程约束表示，满足 gi (X)彡 0, i=l，2, · · ·，〇 (X) =0, i=l，2, ·本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于效用和模糊理论的产品设计协同决策方法，其特征在于，包括以下具体步骤：效用确定步骤(100)：将工程数据通过效用函数进行拟合得到所述工程数据的最终效用表示，所述工程数据包括单个决策变量的效用以及与所述效用对应的设计者集合；优化步骤(200)：以所述最终效用表示为目标进行优化得到单一目标的总体效用目标；模型建立步骤(300)：对所述总体效用目标进行进一步的约束，通过最大化所述总体效用目标建立模型；模型求解步骤(400)：求解所述模型实现最终的产品设计方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张书亭，吴群，周浩杰，黄光磊，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33