基于设计结构矩阵的模块化产品族设计方法研究

为解决产品族设计中的模块化和核心平台的确定问题，本文针对产品族的产品相似性和零部件的可性等特点，从功能和结构两个层次进行界面关联并构建量化的设计结构矩阵，然后进行信息处理和部件的敏感性分析。通过部件之间关联信息量及其比例的分析，规划了产品族开发顺序，从任务聚合的角度实现部件聚合。综合考虑两种层次的界面关联分析，在实现产品族模块化的基础上确定了核心平台。最后，以咖啡机为例说明了上述方法。     

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.     

面向大规模定制的产品族设计方法研究综述

产品族设计是大规模定制设计的关键和核心，对目前存在的面向大规模定制产品族设计的多种方法进行了分类总结，着重对基于模块化和基于可调节变量的产品族设计方法进行了阐述，包括产品族体系结构法PFA、健壮概念探索法RCEM、产品平台概念控索法PPCEM和基于变型的产品平台浩VBPDM等，在此基础上分析了目前产品族设计的不足之处及发展趋势。     

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.     

广义模块化设计原理及方法

针对传统模块化设计的局限性,将参数化设计和变量化分析技术引入模块化设计,提出广义模块化设计方法,从而拓展模块化设计的应用领域,使其既可适用于系列分级特性比较明显的产品及其产品族的开发,又可满足工况复杂、大载荷,需要进行结构强度、刚度设计,系列分级特性不明显的机械产品的开发设计.对广义模块化设计原理、广义产品平台、基于广义模块组合和基于广义产品平台的产品族规划方法进行系统阐述.最后以液压机广义模块化设计和产品族规划为例,详细说明广义模块化设计的基本原理和方法.     

通过动态QFD实现需求驱动的产品族设计方法研究

通过对动态的用户需求分析及动态QFD方法的应用，提出面向需求驱动的产品族设计方法。针对目前在产品族设计中缺乏对动态的用户需求分析及响应的情况，导出了多目标约束环境下的产品族设计方法，同时利用动态QFD方法实现了产品族的构成对用户需求的响应。通过相似性和差异性的考虑，实现模块化的产品族结构。本方法的应用有助于实现柔性产品族结构设计以响应动态变化的用户需求。     

基于柔性元结构的广义模块化产品族建模及其应用

根据广义模块化设计原理。对广义模块化产品族和产品平台作了整体规划，阐述了柔性模块、虚拟模块、元结构以及柔性元结构等概念，提出了以柔性元结构为基础构建广义模块化产品族的思想。以组合框架式液压机的应用为例，分析了柔性元结构的具体创建过程。实践证明，该方法可以有效加速产品的设计．     

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。     

基于柔性产品平台的产品族开发

为更好地应对多变的市场需求,引入柔性产品平台的概念。吸收模块化产品平台设计和基于可调节变量的产品平台设计方法的优点,建立了基于柔性产品平台的产品族开发设计流程。在设计过程中,首先通过划分市场网格,确定出产品的市场区段、产品变型及产品未来发展的部分不确定性,然后将不确定性中的部分可知的不确定性作为产品的发展趋势,以指导现有的产品设计。对与用户需求相关的未知的不确定性进行分析,找出与之相关的主要设计参数。通过参数向物理结构的映射,找出产品的核心柔性结构。提取公共元素和柔性元素,建立柔性化的产品平台,并在其基础上添加特有元素,从而派生出一系列的产品族。最后,以数控立式磨床产品族的开发为例验证了该方法的有效性。     

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     

客户需求驱动的模块化产品配置设计

现代企业面临着用有限的生产成本为客户提供多品种、高质量产品的压力,合理地实施面向大规模定制的模块化产品配置设计方法是解决问题的关键。在模块化产品设计的基础上,以提高定制产品的性能与客户需求相关度最大为目标,建立了相应的优化数学模型;利用模拟退火算法得到了产品的性能和成本之间的平衡点--最优的变量配置方案:最后以波轮式洗衣机为验证实例,仿真结果及系统实现表明了提出方法的合理性和有效性,解决了ATO生产模式下的模块组合优化问题,为面向大规模定制的模块化产品配置设计理论提供了另一种实用工程数值计算方法。     

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。     

面向DFMC的产品族设计研究和实践

本文研究了面向大批量定制的产品开发方法ＤＦＭＣ的特点,重点讨论了产品族体系的四个方面、产品族的设计流程、产品族中约束的层次和创建原则、基于ＤＦＭＣ的装配仿真,并开发了相应的原型系统。     

A methodology to define a reconfigurable system architecture for a compact heat exchanger assembly machine

Due to the unexpected, fast, and constant changes of market requirements and the hypercompetency, robust manufacturing systems are needed that adjust easily to operational variability and the customized product supply. The simply substitution of components, software, hardware, and/or their adaptation by parameters resetting are an attractive option to face this challenge. Short product life cycles are an undeniable consequence and evidence of this. For this reason, to develop products or services profitably in the product manufacturing field, it is common to use the product family concept, which involves sharing components, functional features, and manufacturing process, both to make a cheaper product development process and to obtain customized products. A new generation of manufacturing systems that deploy characteristics such as adaptability and flexibility responding to the market dynamics called reconfigurable manufacturing systems (RMS) are required by market according to manufacturing experts. The manufacturing systems with modular architecture are the best way to meet flexible and adaptable RMSs because they allow reconfiguration by a simple module substitution or by resetting module operation parameters. This paper presents a design methodology developed to obtain modular RMS. The method integrates the utilization of modular architecture principles, selection algorithms (analytical hierarchical process), clustering algorithms (average linkage clustering algorithm), family product features and functional system analysis in the classical product design process. The methodology proposed allows defining the most adequate modular system architecture and the modular definition of the reconfiguration variables that are needed to reach the flexibility required. A real study case about a heat exchanger assembly machine is presented where this methodology is applied in order to present an evidence of its usefulness.     

Integrated approach to modularize the conceptual product family architecture

To meet the increasingly heterogeneous market, a product family strategy is needed to determine how customized variants can be derived from a common product platform within acceptable cost and time. Toward this, a suitably conceived and developed product family architecture (PFA) is important for implementing mass customization. In this paper, we present a systematic approach to modularize PFA at the early design phase, which is the conceptual design stage. The PFA can be viewed as a conceptual structure with the following three interrelated elements: module, variant, and coupling interface. Identifying variant as the external driver of architectural variation, this paper develops a variety index (VI) method to estimate effects of customization on the conceptual modules. Rather than just identification of module boundary in the product architecture, the proposed modularization method translates the variety source generated from requirements analysis into a dynamic configuration of the conceptual PFA, involving variety analysis, product modularization, and generation of product portfolio architecture. An example of a power tool design is used to demonstrate the proposed method.     

Managing modularity in product family design with functional modeling

Recent market transition from mass production to mass customization forces manufacturers to develop product families with a common platform to increase design variety, shorten time-to-market, and reduce production costs. This paper presents a new functional modeling approach to support identification of both shared and individual behavioral modules across a family of products for module-based product family design. After separate functional modeling of each product variant, the individual functional models are merged into a single, coherent, and unified family functional model to determine all the shared and individual behavioral modules. The modularity in the family functional model is further explicitly identified using a behavioral modularity matrix of product variants versus behavior. The proposed approach provides a fast method for generating new concept variants during the conceptual design of a family of products. The rationale of managing modularity in product family design with functional modeling is manifested using a modular design example of a family of automatic assembly devices.