一种面向产品族设计的二级优化方法

应用模块化和产品平台的思想是企业设计和开发产品族(系列)的重要策略。本文提出一种可用于产品族设计的二级优化方法。该优化方法将产品族设计优化分为二个层次:产品平台优化层次和专用模块的优化层次。为了提高这种优化方法的可靠性和减少计算量,在二级优化基本框架基础上引入了代理模型技术。将二级优化方法应用于桁架族优化设计算例,计算结果表明:基于代理模型的二级优化方法能成功地解决桁架族优化设计问题,具有很好的可靠性,而且能有效地减少产品族优化设计中计算量。     

单平台下参数化产品族设计的两阶段智能优化算法

基于对参数化产品族优化设计问题特性的分析,提出了单平台下参数化产品族的两阶段优化设计方法。针对单平台产品族优化设计的特征,给出了单平台下参数化产品族优化设计的一般数学模型,在此基础上提出了平台变量值预先设定时的产品族优化模型,给出了采用拥挤距离排序的多目标约束遗传算法（CDSMOGA）对该模型进行优化求解的过程。对单平台下平台变量值已知时的通用电动机产品族优化数学模型进行了仿真运算。对比仿真结果与国内外文献中的相关结果发现,所提出的方法能够显著改善产品族的整体性能,在参数化产品族的优化设计上是有效的。     

基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计

针对设计参数随机波动引起的产品族性能稳健问题,提出了一种基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计方法.以区间型设计参数的稳健设计为研究对象,为度量设计的稳健性,提出了性能稳健指数概念和计算方法.在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择平台参数,使用模糊C均值算法对性能变化进行聚类以确定平台参数的共享策略.最后以性能稳健指数作为约束条件的判据,构建了稳健优化模型,提高了实例产品的稳健性.通过通用电机产品族的稳健优化设计实例,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于功能流的产品族概念设计过程研究

通过分析产品族设计过程存在的不足,结合产品设计过程的特性,提出了产品族设计过程中功能流的概念,并建立了基于功能流的产品族设计集成框架。该框架将需求获取、概念设计过程和详细设计过程以功能流为纽带统一起来。重点阐述了概念设计阶段用户需求功能的获取和设计功能之间的转化及功能结构模型的建立。最后以多功能台式机器人概念设计过程为实例验证了上述理论的可行性。     

面向风格意象的产品族外形基因设计

为继承和传递工业设计中的产品族外形知识,保持特殊的产品族外形和风格,塑造差异化品牌形象,将生物界基因遗传与变异理论引入产品族外形设计中,提出一种面向风格意象的产品族外形基因设计方法。通过分析产品族风格意象,构建产品族外形基因体系,划分了基因层次,建立了产品族风格意象（心理的意象特征）和外形基因（物理的外形特征）之间的映射模型。以电话机产品为例,提取了风格意象和外形基因,计算了外形基因在各风格意象中的贡献率,基于映射模型构建了面向风格意象的产品族外形基因建模与设计系统,实现了产品族外形基因与风格意象之间的双向推理。该系统能提高电话机的开发设计效率,验证了面向风格意象的产品族外形基因理论体系。     

集成供应商选择的产品族设计多目标方法

为避免将产品族设计和供应商选择过程分割而导致不可行或非最优的产品开发方案,以及从多角度对产品族优化设计方案进行评估和权衡,提出一个集成供应商选择的产品族设计多目标优化方法,并建立了一个以最大化产品族总利润和最小化产品族生产风险为多目标的优化模型。在该模型中考虑了产品情感属性对消费者选择行为的影响,以更准确地分析消费者的购买偏好、实现产品族的优化过程。针对优化问题,采用非支配排序遗传算法对模型进行求解。通过实际案例说明了所提优化方法和求解算法的可行性和合理性。     

面向用户的虚拟设计环境的研究

提出用特征语言对产品族结构进行建模的原理和方法,并结合相应的产品族结构模型进行了分析。在此基础上设计了产品配置器,构造了面向用户的虚拟设计环境的整体框架,并阐述了各组成部分的功能和实现方法。以仪器柜产品的设计和制造为实例实现了系统原型。     

支持套件的产品定制架构模型研究

为解决套件贸易的配置管理问题,提出了在产品平台与产品族的派生结构中嵌入套件平台与套件族的派生结构,形成了包括产品平台层、产品族层、套件平台层、套件族层和订单层共五个层次的支持套件定制的产品定制架构层次.运用多色图理论的产品配置模型,建立了产品层结构模型和套件层结构模型,表达五个层次结构特征及其属性.设计用于摩托车套件配置的转换算法表明,多层次配置模型能全面描述各层特征,实现逐层配置,满足套件的定制要求.     

产品族设计中变型产品的知识描述

提出了在大批量定制生产模式下的产品族设计框架。在分析产品结构树的基础之上，对产品族中变型产品知识结构的描述进行了研究。该研究为产品族的建立提出系统的分析方法，并为企业的产品族设计提供了理论性的指导。     

机械产品网络定制设计关键技术研究

提出用特征语言对产品族结构进行建模的原理和方法,并结合相应的产品族结构模型进行分析.在此基础上设计机械产品配置器,构造基于网络定制设计环境的整体框架,并阐述各组成部分的功能和实现方法.以冰箱的设计和制造为实例建立系统原型.     

基于视觉-行为-情感的产品族设计基因

为进一步探索产品族设计中关于体现品牌特征和用户情感的问题,提出基于视觉-行为-情感的产品族设计基因研究方法.在分析品牌识别的硅性因素和隐性因素基础上,提出情感设计基因、行为设计基因和视觉设计基因的概念,构建了基于视觉-行为-情感的产品族设计基因的层次模型,讨论了产品族设计基因的构造方法和循环模型,探讨了产品族设计基因、信息建模、品牌风格基冈的构建,以及产品族设计基囚与品牌风格基因的映射、评价与优化等研究方法与关键技术.以家用绣花机外形设计为例,构建了产品族设计基因,以及与晶牌风格感性意象的映射,开发了计算机辅助家用绣花机设计系统软件,包括设计DNA装配模块、设计评价模块和设计知识库模块.该系统可以实现家用绣花机造型设计的快速生成与设计评价,验证了基于视觉-行为-情感的产品族设计基因理沦体系.     

基于超图的产品族结构模型的研究

产品族结构模型是对系列化和组合产品各种复杂关系的综合和表达，它的合理性是产品配置设计过程的基础，超图能够表达是一般离散结构，而结构化超图表达了集合元素之间的层次关系，利用结构化超图模型来构造产品族结构模型，并给出了配置设计算法，最后用一个实例来验证方法的可行性。     

基于混合协同进化算法的可调节产品族优化设计

针对产品族设计中平台通用性与实例产品性能的平衡问题,在分析可调节平台产品开发特点的基础上,基于多平台产品族设计空间的二维染色体表达方式,提出了混合协同进化的产品族优化设计方法.将通用性与设计变量种群的进化分别放入主一附两个相关过程,主过程使用第二代非支配排序遗传算法求解平台通用性与产品性能的Pareto前沿,附过程使用粒子群优化算法,以并行方式搜索每个通用性等级下满足约束的产品族优化方案,避免了两类种群同步进化带来的数据扰动问题.通用性种群对设计变量种群施加约束,保证二者变量共享的一致性.通过单相异步电动机产品族优化设计实例.验证了优化方法与算法的有效性.     

无公用平台下的参数化产品族多目标智能优化

在忽略产品间共性约束的条件下,参数化产品族整体性能的优化实际上等价于产品族内系列产品的独立优化。基于参数化产品族优化问题的复杂性,提出了一种基于拥挤距离排序的多目标多约束遗传算法（CDSMOGA）,并将其用于求解无公用平台下的产品族优化问题。通用电动机产品族设计实例的仿真试验结果表明,CDSMOGA所得产品族优化设计方案整体性能显著优于被比较方案,验证了该方法的有效性和可行性。     

面向产品族架构的鲁棒双层优化模型

针对产品族架构中平台参数和个性化参数之间的主从特点以及产品族与产品族中各产品之间的全局与局部的设计关系,在不确定的产品设计环境下,建立了一种具有不确定系数的面向产品族架构的一主多从双层优化设计模型,并应用鲁棒优化方法将其转化为从者无关联的确定性非线性双层规划,设计了一种混合遗传算法进行求解,使产品族架构设计具有较强的鲁棒性。最后,通过桁架产品族架构设计阐述了模型的应用。     

基于核心平台的模块化产品族优化设计

分析了产品生命周期中影响零部件交互性的一系列因素。基于相似性特征给出了一种对产品族进行模块化与核心平台并行优化设计的方法。运用模拟退火算法得到了最终的产品族布局设计方案,并且从产品的生产成本角度与传统设计方法进行了比较。最后结合一种典型的机电产品,验证了文中提出方法的合理性和有效性,为面向大规模定制的产品设计理论提供了另一种数值计算和评价方法。     

基于分层动态映射的产品成本预测方法

为了细致考察成本变量的动态变动性与层次关联,提出一种基于产品特征-过程消耗-成本分层动态映射的精细化产品成本预测方法。面向产品族和产品系列,对设计层、过程实现层、资源支持层各层变量间的关联关系进行逐层分析,建立产品特征到材料消耗量、作业量的定量映射,采用时间序列分析方法对成本变量的时变规律进行分析和预测,构造产品特征与材料成本、生产作业成本的动态定量关系,实现基于特征的产品成本动态预测。以某企业设计、生产的翅片式换热器系列产品为例进行了研究,对预测模型的建立过程和应用效果进行了详细说明,并验证了预测方法的有效性。     

面向大批量定制的产品族基因模型研究

开发产品族作为实现大批量定制（Mass Customization，MC）的一种有效方式已被学术界和工业界广泛认同，并成为一个重要的研究方向。产品族建模是进行产品族配置设计的核心，从现代达尔文主义学说这个新的角度提出了一个新的产品族模型——产品族基因模型，并阐述了其基本原理厦实现，从而实现产品族建模和配置过程的高效率、可靠性和通用性。最后用自行车产品族作为示例进行了说明。