基于产品平台的大批量定制设计进程研究

为规划大批量定制设计进程,通过将产品平台定义为平台参数、定制参数和模块,提出了由产品族规划与产品族建模构成的产品平台规划进程,并根据客户需求变化类型及客户化程度的不同,对定制设计作了横向、纵向和综合的层次性分类,并据此进一步提出了基于产品平台的纵向定制设计进程.该设计进程在浙江省某摩托车制动器厂的信息化实践中得到了有效应用.     

面向可适应性的稳健性产品平台规划方法

为更好地快速响应市场的多样化需求,引入面向可适应性的产品平台结构概念。根据稳健设计与可适应设计在提升产品适应外部环境变化的能力、考虑设计变更及以低成本获得高质量产品方面的一致性,提出了面向可适应性的稳健性产品平台规划方法,在产品平台规划初期就开始考虑产品的稳健性,并使设计具有可适应性,以避免后期出现大的返工。以公理设计理论为指导,通过“Zigzagging”映射,依照功能需求分析及三种类型的划分,合理提炼特征设计参数,建立产品平台的功能要求和设计参数矩阵。将灰色系统理论应用到产品平台的稳健设计中,结合试验设计与关联度方差分析,合理识别平台参数和变型参数。然后分两阶段进行稳健优化,确定产品族基体产品和每个变型产品的设计参数的最佳设计方案。通过卷筒组产品族的规划实例,说明了该方法的可行性和实用性。     

面向细分市场的产品族规划方法及应用

为有效实现产品多样化和大规模定制,研究了概念设计阶段产品族的规划方法.鉴于客户对产品品质的需求及适应动态多变市场的需要,提出了为细分市场设计产品族的观点,定义了符合细分市场需求的产品族的规划范围和内容,探讨了根据客户对细分市场产品品质的总体要求,获得具有一定竞争优势的产品族最优规划方案的系统化方法.通过规划家用轿车这一具有复杂功构对应关系的产品实例,验证了该方法的有效性和实用价值.     

机电产品适应性设计的灰度评价方法

适应性设计是一种既能获得经济效益又能取得环保效应的设计策略,它能赋予产品适应新需求的能力,同时也能在需求发生变化时,提高产品的重用率。然而,由于用户需求的多样性,适应性设计实施起来较为困难。论文把拓展性、升级性、和定制性定义为产品适应性设计所应关注的因素,并给出了各因素的数值化计算方法。结合零部件成本、装配时间以及操作性等因素,利用灰度分析方法定义适应性设计各参数的目标矩阵,结合专家给出的权重和对比方案相对目标矩阵的关联系数计算各设计方案的评价值,进行排序后选择最优方案进行制造。最后以多功能食物搅拌机为例进行了验证,结果证明了论文所提出设计和评价方法的有效性。     

面向可适应性的模块化产品族层次关联优化设计

考虑到产品族设计中产品平台的可适应性,将产品模块分为公共模块、可适应性模块和定制模块。针对平台模块与个性化模块间的层次关联特性,建立了产品族层次关联优化模型,上层模型以产品族的设计成本为目标,用于对平台模块的优选;下层模型在上层平台模块的制约下以各个变型产品的设计成本为目标,用于对各个变型产品个性化模块的优选。利用基于遗传算法的混合算法对模型进行求解。最后以卷扬机产品族实例验证了该模型和算法的可行性,同时,制造商可以在较低成本的前提下快速响应不同客户对产品性能的要求。     

考虑企业资源配置的产品模块化规划

为满足客户多样化需求,研究了供应商等外部资源参与企业产品平台规划的问题。首先分析了客户需求、协同供应商与产品结构复杂度、品种、批量等定制化参数之间的关系,介绍了产品定制类型量化评价指标,阐述了定制化类型与产品平台、模块化之间的内在关系。介绍了跨企业产品协同的产品平台开发过程,鉴于客户需求和供应商等企业外部因素,提出了模块化产品平台规划的方法,以及基于模糊聚类分析和复合阈值进行模块划分和方案评价的方法。最后以平面铣床跨企业产品平台设计为例,验证了上述方法的有效性。     

面向大规模定制的产品开发平台的研究与应用

大规模定制是适应当今多品种、小批量生产的生产模式,解决了大规模生产和个性化需求之间的矛盾。在研究产品族．面向大规模定制的产品设计进程的基础上,结合产品数据管理系统提出了面向大规模定制的产品开发平台框架,使产品开发具有快速响应客户需求、面向产品全寿命周期等特点。最后,在摩托车制动器实例中得到验证。     

面向客户定制的板式家具产品族模型研究

随着人们生活水平的提升,人们对产品的个性化需求日益提高。为解决板式家具产品设计中快速响应市场需求和客户个性化定制的问题,对板式家具产品的定制因素进行了分析,基于GBOM对板式家具产品族的界定规则和产品族模型的对象进行研究,构建出面向客户定制的板式家具产品族模型,给出产品族模型的配置约束和产品配置方法,实现了板式家具产品的快速定制设计。以床为实例演示面向客户定制的板式家具产品族模型的建立及其配置方法。     

面向大规模定制的配置设计技术研究

为了研究基于模块化产品族大规模定制的配置设计，探讨其实现方法，在分析大规模定制生产模式所具有的设计和定制分离过程特点的基础上，提出了基于产品族的配置设计过程及其方法。通过分析由零件族和装配体族构成的配置模型，建立了基于事物特性表的产品族组织方法；剖析了客户驱动的定制过程，形成了包含需求和工程两个处理环节的配置设计过程以及环节之间的映射方法；通过建立需求和工程配置模型，应用基于图表示的配置推理方法，实现了产品的定制配置。最后以自行车为例演示了配置设计方法。     

面向大规模客户化生产的产品设计及其产品规划方法研究

介绍了大规模客户化生产模式的内涵、特点及实施策略。在产品系列合理化和零部件标准化及规范化的基础上详细分析了面向大规模客户化生产的产品设计方法。提出了基于产品族的产品规划方法。首先 ,利用模糊聚类分析划分客户群 ,并对客户群需求进行综合评定。进而针对客户群需求 ,实施了基于大规模客户化生产的质量功能配置转换 ,对产品族进行了功能规划、解原理规划、结构规划 ,并确定其产品定制参数及定制范围。最后通过建立产品族的成本模型 ,对产品目标成本进行合理预测。     

支持个性化产品定制的变型配置设计方法

在可变型的模块化产品族基础上,应用模糊数学理论并通过综合衡量客户技术需求与定制产品性能的关联度,构造了相应的线性配置优化数学模型。其次给出了一种基于最小二乘逼近的产品变型配置设计方法。利用模拟退火算法得到了符合客户个性化需求的最优变量配置方案,即产品的性能和成本之间的平衡点。实现了变需求→变结构→变性能的多层次产品设计与进化管理模式,解决了客户定制信息对产品设计结果的适应性处理。最后结合典型机电产品实例和面向定单配置的产品工程设计软件工具,探讨所提出设计方法的适用性。     

面向大批量定制的客户需求信息表达与处理技术研究

建立了基于Web的客户需求交互平台，通过对客户需求信息的模糊表达与映射，实现了模糊框架推理与基于规则的配置推理方法，有效地提高了大批量定制设计中模糊需求的表达与处理能力。该方法在电梯产品大批量定制设计中得到应用验证，可快速响应客户需求，为实现大批量定制生产提供基础。     

基于可调节变量的内圆磨床产品族设计

为了解决产品族设计中模块化设计方法存在的缺点 ,以基于可调节变量的产品族设计方法为基础 ,结合内圆磨床的特点 ,提出了基于可调节变量的内圆磨床产品族设计方法 ,给出了产品族设计流程 ,建立了内圆磨床产品族模型。该方法实现的关键是产品公共平台和可调因子的确定。设计过程中首先进行市场网格划分 ,并将市场细分网格和全部设计需求利用质量功能配置映射为设计变量 ;然后将组成产品族的产品设计变量利用相容决策支持问题划分为公共平台和可调因子 ,通过可调因子值的改变实现产品族设计 ;最后 ,应用该方法建立了M 2 110内圆磨床产品族模型 ,包括功能模型与结构模型 ,实现了面向大规模定制的内圆磨床产品族设计 ,为实现基于网络的产品族定制设计奠定了基础     

面向“互联网+”定制产品的智能适应性设计研究

在“互联网+”环境下，用户可以深度参与产品的设计、制造和运维等全生命周期过程，对定制产品的个性化需求程度不断提高。随着定制生产的方式在制造业中占比逐渐增加，如何适应互联网上来源广泛、形式各异的客户需求，提高产品定制设计的智能化水平，推动产品生产模式由均质化向定制化转变，成为“互联网+”定制产品设计需要解决的关键问题。为此，总结“互联网+”环境下定制产品适应性设计的基本原理，提出面向“互联网+”定制产品的智能适应性设计架构，阐述该架构涉及到的三项关键技术，包括全生命周期多模态数据统一表征、需求数据驱动的产品功能-行为-结构映射和变更数据驱动的设计更改路径演化与决策。最后以某型号液压机为例，根据互联网定制客户需求对其油箱进行智能适应性设计，证明所提方法的有效性，为“互联网+”定制产品的设计理论发展提供了参考。     

基于功能蚁树的定制客户动态聚类

在分析定制客户需求特点和产品族模型构成的基础上,提出了一种根据功能结构模型进行定制客户动态聚类划分的新方法。采用面向对象的技术,将功能作为产品族的特征属性与产品族结构封装,建立了产品族功能结构模型;应用蚂蚁聚集行为的聚类方法,以产品族功能结构模型为分类模式,设计了基于功能蚁树的客户动态聚类算法。并以多功能沥青混凝土摊铺机产品的定制客户聚类划分为例,进行聚类分析,聚类结果能直观地反映各功能结构模块动态需求变化。     

培育竞争优势的产品族规划理论与方法研究

提出了产品的族竞争思想,并理论证明了关于产品族竞争的论点:产品族成员的种类数量越多,越能提高产品族竞争能力;确定定制属性的最佳取值可最大程度地减小产品定制偏差。建立了培育族竞争优势的产品族定制规划客户价值模型,并借助所提出的反映族竞争思想的定制规划扩展质量屋,给出了产品族及成员的客户价值计算方法;各产品族(成员)之间的客户价值竞争差距分析可使企业识别竞争优势或劣势所在,由此给出产品族成员属性取值调整的决策原则。实例验证了理论与方法的正确性和有效性。     

面向大规模定制生产的产品族形态设计的研究

面向大规模定制生产的产品族形态设计是企业满足客户多样化需求的关键环节.介绍了产品族形态设计的特点,提出了产品功能、结构、材料、色彩等产品形态要素的设计方法,综合以上四个要素的设计方法以灯具为产品族形态设计实例,分析了这些方法在设计中的应用.     

基于多重选择目标规划的产品变型设计

针对产品定制过程中客户需求多样化问题,提出基于多重选择目标规划的产品变型设计方法.在分析客户定制需求的基础上,提出变型设计问题的目标规划模型,并结合实验设计技术给出了大规模定制产品变型设计的技术框架,主要包括产品定制特性及其目标规划模型描述,以及产品定制特性与零件参数的关联模型构建.以此为基础,从成本、交货期和质量的角度分别构建了目标函数模型.通过实例验证表明,多重选择目标规划方法能够有效地找到满足客户多样化需求的产品变型设计解决方案.     

基于Internet的内圆磨床产品族定制系统

为了实现机床行业面向大规模定制的产品族设计,提出了客户驱动的基于Internet的内圆磨床产品族定制系统。系统的实现主要包括两个过程：产品族模型的建立和定制产品的生成。设计过程中,分别应用模块化设计和基于可调节变量设计这两种方法建立了产品族模型,并利用事物特性表技术、Socket通信技术和参数化CAD技术等来快速实现具体的定制产品,最终将产品以VRML形式展现在客户面前。建立产品族模型的两种设计方法既相互区别又存在一定的联系,其主要区别在于前者以个性化模块的变化来实现产品族中的产品设计,后者以产品族中产品设计变量作为可调因子,通过可调因子的取值变化生成产品。     

基于灵敏度分析的产品族规划方法

产品族规划需要建立一个基于设计域的全局概念和逻辑体系.通过探索表征产品设计域的客户需求、功能属性、结构设计参数以及过程参数之间所固有的灵敏度关系,得到确定产品平台特征和产品族规划的依据,并通过规划家用轿车这一具有复杂的功能结构对应关系的产品实例,验证了该方法的有效性及所具有的实用价值.提出的产品族规划方法整合了企业产品生产过程各环节的数据,为企业市场人员、设计者、产品工程师、决策者等不同的参与者在产品族设计过程中搭建了一个能进行良好沟通的平台,是一个符合企业实际需要的系统化方法.