融合场景的产品绿色设计方案建模与优化

郭婧 王黎明 戚进 胡洁 孔琳

山东大学机械工程学院

期刊：《机械工程学报》

摘要：

机电产品的制造和使用过程会耗费大量的资源和能源，同时会产生大量的污染物排放，从而导致严重的环境污染问题。使用全生命周期的设计方法，可以最小化产品对环境的负面影响，进而提高产品品质和可持续性。因此，提出基于有向网络结构的产品绿色设计方案表达方法，实现产品全生命周期设计相关的功能域、结构域、工艺域以及材料域信息的有效集成以及与全生命周期阶段的多域关联映射。建立了基于集合理论的生命周期场景表达方法，并通过设计节点接口的逐级匹配，构建了融合生命周期场景的设计方案表达模型。针对所建立的产品绿色设计网络模型的特点，使用融合剪枝策略的深度优先搜索算法，通过对设计网络模型中各个设计节点的遍历，实现了初始设计方案个体的生成。针对设计方案个体中设计节点之间相关联的特点，制定了基于邻接实数矩阵的编码策略。通过设置的差分进化算子，以满足产品生命周期场景的环境约束为条件，完成了 2.5MW 风力发电机设计方案的优化。

关键词：绿色设计；设计方案表达模型；差分进化算法

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