面向大批量定制的產品族規(guī)劃和設計方法研究.pdf

1、產品族設計是大批量定制設計的核心和關鍵，其目標是以盡可能快的速度和盡可能低的成本為客戶設計出滿足其個性化需求的產品。為了實現(xiàn)該目標，本文以一般機械類產品為對象，對面向大批量定制的產品族設計中的一些關鍵技術問題進行了研究，重點包括產品族構成模塊規(guī)劃問題，產品族變型規(guī)劃問題，產品快速配置設計問題等。論文的主要內容及貢獻如下： 1.針對一般機械類產品及其客戶需求特點，提出了適于一般機械類產品的產品族設計流程：在產品族開發(fā)階段中，通過市

2、場分析、產品定義、產品族構成模塊規(guī)劃、產品族變型規(guī)劃等，建立起合理規(guī)劃的產品族模型；在產品快速配置設計階段中，通過在產品族模型基礎上進行模塊的配置和變型，獲得個性化的產品。 2.針對一般機械類產品的產品族開發(fā)初期，產品族的功能特征和結構特征存在擴充需求的特點，提出了以功能獨立性準則為主結合結構分析的模塊規(guī)劃方法。通過以“相對貢獻度”概念描述零部件與子功能特征間的關系，建立了模塊規(guī)劃的功能獨立性準則及其數(shù)學描述，并提出了以遺傳算法

3、為工具的模塊規(guī)劃問題數(shù)值求解方法。然后基于零部件的結構關聯(lián)分析，建立了模塊內聚度和模塊間耦合度的計算公式，并分析了以耦合度信息為主對功能模塊方案進行調整和優(yōu)化的方法。 3.針對一般機械類產品的產品族開發(fā)成熟期，產品族的功能特征和結構特征相對穩(wěn)定的特點，以滿足客戶配置需求和提高模塊生產的效率為主要目標，提出了模塊規(guī)劃的四個準則：個性化零部件隔離準則，易變零部件隔離準則、功能獨立性準則和結構獨立性準則。在對零部件關聯(lián)信息進行量化分析

4、的基礎上，給出了模塊規(guī)劃各準則的量化計算方法。通過加權和方法將多目標的模塊規(guī)劃問題轉化為單目標的模塊規(guī)劃問題，建立了模塊規(guī)劃問題的數(shù)值求解方法。通過減速器實例研究表明，所提出的方法能夠科學、有效、快速地解決產品族開發(fā)成熟期的模塊規(guī)劃問題。 4.從一般機械類產品為達到不同的產品性能所采用的三種變型方式出發(fā)，提出了定制因子的概念和基于定制因子的產品族變型規(guī)劃方法。以定制指標為量化標準。研究了候選定制因子的識別方法；基于候選定制因子與

5、客戶性能需求間的映射關系，分析了候選定制因子變型范圍的規(guī)劃過程和基于GA的規(guī)劃方法。在實例研究中，開發(fā)了面向DME發(fā)動機變型規(guī)劃的性能預測模型，解決了面向小型農業(yè)機械市場的DME發(fā)動機變型規(guī)劃問題。 5.研究了一般機械類產品的快速配置設計方法。首先以支持配置設計過程為目標，基于擴展的實體-關系模型，以產品-模塊-可配置屬性-配置約束等實體及其之間的關系對產品族模型進行描述。然后以產品族建模為基礎，圍繞一般機械類產品典型配置設計過