基于网络的产品族模块化设计平台的研发

阐明了产品族模块化设计方法,提出了基于网络的产品族模块化设计的技术架构和技术开发路线,将模块化参数化设计方法及SolidWorks二次开发技术与网络技术相结合,研究并实现了产品族模块化网络设计平台,能够完成零部件的模块化设计.     

产品架构演化及开放式设计策略

产品架构表征了物理组件间排列与组合的方式,可以促进产品的多样性和部件共享,更好满足客户个性化需求。开放式设计可以支持客户参与产品开发,开放式产品架构为个性化产品开发提供了平台策略。为了更加深入地研究产品架构理论及应用,阐述了架构的概念与作用及单一产品架构、产品族架构和开放式产品架构的特征、联系和区别,从架构开发模式、架构开发策略和架构组织管理等方面剖析了产品架构的演化历程及其内在动因。系统梳理了开放式产品架构的概念内涵、作用与机制,明晰了客户个性化需求、产品架构和企业开放式创新策略的相依关系,探讨了产品架构开放式设计策略。     

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。     

数据驱动的产品族设计研究

定制化设计是实现产品创新的重要途径,其主要方式就是产品族设计。为了进一步提高大批量定制环境下企业研发效率,针对现有产品族设计方法存在的不足,提出数据驱动的产品族设计框架。首先根据产品族设计需求,对数据需求、数据来源进行关联分析;其次针对产品设计过程中不同阶段的特点,分别从市场细分、平台构建、产品族演化及组合创新4个环节进行数据驱动模式方面的探讨;最后针对不同环节所需的数据挖掘、数据预测、数据分析等关键技术进行详细阐述,并对数据驱动产品族设计平台系统架构进行研究。     

面向大批量定制的产品配置系统的研究与实现

大批量定制是大批量生产和定制生产两种生产方式的有效结合,是为满足客户个性化和产品多样化需求而发展的一种先进制造模式.主要对基于大批量定制理论的产品配置系统的构建技术进行研究;首先论述和分析了目前学术界和工业界对大批量定制理论和实现技术的研究情况,包括产品建模、规则驱动的产品配置等关键技术;然后提出了遵循产品族架构、基于GBOM(General Bill of Material)的产品配置系统的体系结构和功能构成;重点分析并讨论了BOM结构和配置结构分离的产品建模方法,以及面向产品族群的、规则定制与规则匹配相独立的产品配置系统的工作原理和系统模型;最后通过一个案例验证了系统的正确性,并给出了系统运行实例.     

面向大批量定制的产品族设计方法的现状与趋势

根据各研究侧重点不同,将目前产品族设计的研究热点归纳为产品体系结构、产品平台构成及表达、面向产品变异的设计、产品族体系结构、产品族建模五个方面。然后,对各研究热点的相关概念、方法和关键技术进行了综述分析,并指出了相关研究的局限性。最后,总结出产品族设计的研究趋势及基于产品平台的产品族设计新思路。     

模块化产品族演进创新方法研究

针对当前产品族动态演进机制和系统化创新方法研究的不足,提出模块化产品族在技术层次上的创新演进方法。通过构建产品族的需求—功能—技术(Requirement-function-technology,R-F-T)映射关系模型,分析当前模块化产品族的技术状况,并通过GM(1,1)模型预测模块化产品族的未来技术重要度情况;在企业内部数据的支持下,通过对模块化产品族初始问题的分析,集成应用创新思维通用理论和传统TRIZ(OTSM–TRIZ)的问题流网络(Problem flow network,PFN)技术识别并解决产品族中多个冲突问题;在技术重要度预测和新功能模块—技术关联矩阵(Function module-technical matrix,FMTM)的基础上,以平台比率为依据,通过计算概念化产品族中功能模块的多样性程度,获得概念化产品族规划方案。对小型轮式装载机产品族进行了实例分析,并验证了该方法的有效性。     

面向工业设计的产品族设计DNA

从工业设计出发,讨论产品族和产品族DNA的概念,对产品族工业设计与工程设计功能进行对比分析。探讨产品族DNA在产业界和学术界的应用研究,提出产品族设计DNA的研究内容和表示结构,指出产品族设计DNA的关键技术和研究方法。以电话机产品族外形设计生成系统为例,研究了电话机外形设计的空间布局关系,以及设计DNA的特征转化,为产品的快速设计和知识工程提供了一定的方法学指导。     

数控弧齿铣齿机产品族设计建模方法与技术

围绕产品族设计的基本思想,以数控弧齿铣齿机产品族设计为例,分析了产品族设计的方法与过程。利用公理化设计中设计域的思想,从多域角度对产品族设计过程中各过程模型包括用户需求模型、产品功能模型和产品结构模型的建立方法、求解技术等进行了探讨。     

面向个性化定制的产品配置研究

研究了基于产品族模型的产品配置技术,分析了从细分客户需求映射到产品族的基本组成、可变因素和配置规则的过程,建立了产品族模型的通用结构。在此基础上,通过产品配置来实现产品的快速开发,并给出了配置实例。     

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。     

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.     

面向产品族的设计方法学

开展产品族设计是实现大批量定制生产哲理的有效保证,也是对传统设计方法学的扩展与完善。介绍了产品族设计的基本思想和相关概念,对比了传统设计方法学和面向产品族设计的差异,并从产品设计过程中的需求建模、功能原理建模和结构设计建模三个方面阐述了产品族设计建模方法。为企业开展产品族设计提供了方法学指导。     

产品族生命周期数据模型及其演化研究

为了更好地描述和管理产品内不同产品数据，提出了由产品主结构维、产品组维和视图维构成的产品族生命周期的3维模型。分析了产品族生命周期内的主结构、产品组和产品的不同演化过程，并采用演化矩阵对不同演化过程进行了形式化描述。产品主结构、产品组和产品的演化矩阵构成了产品族演化过程空间。将产品族模型与产品族演化过程相结合，可以获得产品族中任一产品结构视图对应的产品主结构、产品组和产品视图的演化过程。该方法已经在某电梯厂得到了较好的应用。     

PDM环境下基于产品配置的产品族管理系统

从设计重用的角度分析和讨论产品族管理系统应具备的功能和产品族的设计流程，论述了产品族管理系统的结构模型、数据模型。并对系统实现的相关技术如产品族结构的构造与设计、零部件的配置属性等进行分析和讨论。     

基于CAID的机床产品族造型设计研究

通过对计算机辅助工业设计技术和产品族设计理论的研究,以系列数控机床设计为例,提出了统一数据流的多软件协同和产品族设计方法相结合的机床产品造型设计流程,最终达到提高设计开发效率的目的,为我国机床制造企业研发高附加值产品提供参考和借鉴.     

基于同异比值的产品族绿色模块化设计

现代产品由大规模生产向大规模定制转变、同时社会对资源环境也提出了更高的要求,在此基础上提出了产品族绿色设计.而模块化设计以及产品平台设计是产品族设计的方法与手段,也是文中采用的研究方法.在对现有的产品族设计、模块化设计的一般方法进行了归纳总结,通过对已有产品的分析,能够量化描述产品族,同时利用这个量化进一步得到产品族的模块化,以提高产品族的共性及绿色属性.     

面向大批量定制的产品族设计技术研究

介绍了产品族与产品平台的概念和特征,分析了典型产品族的设计开发过程,提出了一种适合于大批量定制生产模式的产品族设计框架。分析并指出了目前产品族优化设计研究中的不足,提出了基于主从关联结构的层次优化设计理念以及实现这一理念的方法和模型框架,阐述了模型的学形式——模糊层次优化。     

生长型产品族设计平台

分析了面向大批量定制要求和开展产品族设计的研究现状,提出了用生长型设计自动化技术开展产品族设计研究,以解决产品族设计中共性与个性之间、模块化与创新之间的矛盾,从而提高定制的灵活性。介绍了生长型产品族设计平台及其主要功能:需求分解与可操作标准化、按需创成结构、标准化广义定位模式运用、现有零件资源匹配等。通过设计过程实例说明了生长型产品族设计平台的应用潜力。     

面向大批量定制生产的产品族设计技术综述

随着市场竞争的日益激烈,传统的大批量生产和单一的定制生产模式在激烈的市场竞争中已失去竞争优势,大批量定制生产模式,已成为制造业发展的必然趋势,它试图将大批量生产的高效率、低成本与定制生产灵活性、个性化的优势结合起来。开展产品族设计是实现大批量定制生产的有效途径。论述了大批量定制生产与产品族设计的关系,并对国内外有关产品族设计的文献进行了系统的整理和归类,提出了产品族设计系统框架,且对产品族设计的实现方法进行了介绍。