面向重用与装配复杂度均衡性的机电产品非合作博弈模块化设计方法

doi:10.3901/JME.2025.05.285

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (5): 285-296.doi: 10.3901/JME.2025.05.285

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面向重用与装配复杂度均衡性的机电产品非合作博弈模块化设计方法

鲍宏¹, 王政¹, 陶璟², 李红真¹, 于随然³, 宋培龙⁴

1. 合肥工业大学机械工程学院合肥 230009;
2. 上海大学机电工程与自动化学院上海 200444;
3. 上海交通大学机械与动力工程学院上海 200240;
4. 中车山东风电有限公司济南 200444

收稿日期:2024-03-19 修回日期:2024-10-08 发布日期:2025-04-15
作者简介:鲍宏(通信作者)，男，1982年出生，博士﹑副教授。主要研究方向为低碳设计与制造﹑再循环设计与决策、生命周期设计管理等。E-mail：bhseva7@sina.com
基金资助:
国家重点研发计划(2020YFB1711604)、合工大智能院科技成果培育专项(Y2023AC0008)和国家自然科学基金(51505119)资助项目。

A Non-cooperative Game Modular Design Method for Mechanical and Electrical Products for Reuse and Assembly Complexity Balance

BAO Hong¹, WANG Zheng¹, TAO Jing², LI Hongzhen¹, YU Suiran³, SONG Peilong⁴

1. School of Mechanical and Automotive Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009;
2. School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200444;
3. School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240;
4. Shandong CRRC Wind Power, Jinan 200444

Received:2024-03-19 Revised:2024-10-08 Published:2025-04-15

摘要/Abstract

摘要： 针对废旧机电产品零部件重用与装配双重复杂度过大导致再升级生产制造的效率低、成本高以及难以响应大规模定制需求等问题，综合考虑模块重用性与装配性复杂度之间的平衡，提出一种面向重用与装配复杂度均衡性的机电产品非合作博弈模块化设计方法，以实现生产效率和成本的双重优化。首先，利用信息熵理论构建模块重用性与装配性的复杂度分析函数。其次，根据模块重用性与装配性复杂度的影响程度通过模糊聚类形成博弈方策略归属。然后，建立面向模块重用性与装配性复杂度均衡性的非合作博弈优化模型，通过博弈理论分析各方的最优决策策略。利用纳什均衡分析获得最优模块规划方案及其零部件重用策略。最后，以某型号机电产品风机轴承座装配体为例验证了该方法的合理性与有效性。

关键词: 重用复杂度, 装配复杂度, 非合作博弈, 模块化, 信息熵理论

Abstract: In response to the problems of excessive complexity in reusing and assembling components of waste electrical and mechanical products, which result in low efficiency, high costs, and difficulties in meeting large-scale customization demands, a modular design method for electromechanical products balancing reusability and assembly complexity is proposed to achieve dual optimization of production efficiency and costs. Firstly, the complexity analysis functions for module reusability and assembly are constructed using information entropy theory. Secondly, based on the impact of module reusability and assembly complexity, fuzzy clustering is employed to allocate game strategy. Then, a non-cooperative game optimization model is established, aiming at balancing module reusability and assembly complexity. Optimal decision strategies for all parties are analyzed through game theory. Nash equilibrium analysis is utilized to obtain the optimal module planning scheme and component reuse strategy. Finally, the rationality and effectiveness of the method are validated using the assembly of a fan bearing housing assembly as an example.

Key words: reuse complexity, assembly complexity, non-cooperative game, modularity, information entropy theory

中图分类号:

TH17

鲍宏, 王政, 陶璟, 李红真, 于随然, 宋培龙. 面向重用与装配复杂度均衡性的机电产品非合作博弈模块化设计方法[J]. 机械工程学报, 2025, 61(5): 285-296.

BAO Hong, WANG Zheng, TAO Jing, LI Hongzhen, YU Suiran, SONG Peilong. A Non-cooperative Game Modular Design Method for Mechanical and Electrical Products for Reuse and Assembly Complexity Balance[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(5): 285-296.

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面向重用与装配复杂度均衡性的机电产品非合作博弈模块化设计方法

A Non-cooperative Game Modular Design Method for Mechanical and Electrical Products for Reuse and Assembly Complexity Balance

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