[发明专利]一种基于环境性能需求的产品进化设计决策方法

说明书

本发明提供一种基于环境性能需求的产品进化设计决策方法，包括：确定需要进化的产品的环境性能指标，并基于确定的环境性能指标建立环境集合视图，进而建立进化的目标函数；所述环境集合视图为环境性能指标、环境性能指标到与环境性能指标相关的结构的映射、以及与环境性能指标相关的结构的结构矩阵；建立环境性能指标到需要进化的结构的映射；基于建立的目标函数，利用交互式遗传算法和预设的进化方式对所述需要进化的结构进行进化，得到进化后的产品，所述预设的进化方式包括组合进化方式、分解进化方式、置换进化方式、易料进化方式。本发明能够设计出环境友好型的进化产品。

技术领域

本发明涉及一种产品进化设计决策方法，具体涉及一种基于环境性能需求的产品进化设计决策方法。

背景技术

产品设计，就是将人的某种目的或需要转换为一个具体的物体或工具的过程；是把一种计划、规划设想、问题解决的方法，通过具体的操作，以理想的形式表达出来的过程。而进化设计就是在产品内进化机制的引导下，把自然界生物进化思想引入到人类设计活动中来，是设计对象在需求底层进行一种自适应性设计的设计模式。

当前，进化设计已经从概念设计转向实际产品设计，就目前的研究状况而言，进化设计主要集中于提高产品性能、降低产品成本以及进化算法的研究与改进。但是在当前环境问题日益严重，人们更加追求产品环境性能的大环境下，进化设计中考虑环境性能的研究却比较少。

发明内容

鉴于以上不足，本发明提供一种基于环境性能需求的产品进化设计决策方法，该方法将结构方案与进化算法相结合，力求实现产品结构的绿色进化设计。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种基于环境性能需求的产品进化设计决策方法，包括：

确定需要进化的产品的环境性能指标，并基于确定的环境性能指标建立环境集合视图，进而建立目标函数；所述环境集合视图为环境性能指标、环境性能指标到与环境性能指标相关的结构的映射、以及与环境性能指标相关的结构的结构矩阵；

建立环境性能指标到需要进化的结构的映射；

基于建立的目标函数，利用交互式遗传算法和预设的进化方式对所述需要进化的结构进行进化，得到进化后的产品，所述预设的进化方式包括组合进化方式、分解进化方式、置换进化方式、易料进化方式。

可选地，还包括：对进化后的产品与进化前的产品的环境影响进行对比分析。

可选地，所述建立环境性能指标到需要进化的结构的映射具体包括：

确定环境性能指标的范围，即确定某个性能指标是属于产品的性能指标还是产品的某个结构的性能指标；

构建相应的权重矩阵；

构建环境性能指标到结构的概率矩阵；

基于构建的权重矩阵和概率矩阵，得到环境性能指标到需要进化的结构的映射矩阵。

可选地，所述环境性能指标包括废弃物排放、可拆卸性、可回收性、毒害性。

可选地，所述基于建立的目标函数，利用交互式遗传算法对所述需要进化的结构进行进化，得到进化后的产品，具体包括：

编码：对需要进化的每个结构的参数进行编码，得到表征该结构的基因序列；

设定进化操作参数以执行基因序列的进化操作：设定交叉因子、变异因子、群体规模和迭代次数；按照设定的进化操作参数将需要进化的结构按照选好的进化方式进行进化；

产生初始种群：基于设定的群体规模，随机产生相应数量的个体，作为初始种群；

适应度判断：将所述目标函数作为适应度函数，得到每一代个体的适应度值，其中选取每一代适应度值最小的个体作为下一代的父代；