面向大批量定制的产品开发设计方法研究

面向大批量定制的产品开发设计过程可重组为创造性的开发过程和敏捷性的设计过程，产品族主结构、零部件的主模型和主文档是开发过程的结果，也是设计过程的基础。根据订单要求，通过主结构进行配置设计，确定定制产品结构；通过主模型和主文档进行变型设计，派生出定制产品零部件的工程图、工艺过程规划和NC程序等，达到定制产品快速设计的目的。提出了一种大批量定制产品族的模块化开发方法和定制产品快速设计方法，给出了工业汽轮机定制产品的开发设计实例。     

轴承磨床的参数创成式模块化设计

产品族设计是面向大批量定制的产品开发方法，其基本设计方法是模块化设计，本文针对轴承磨床的设计特点，分析了传统模块化设计和广义模块化设计的特点和局限性，提出了参数化、模块动态匹配的参数创成式模块化设计方法，并结合轴承磨床给出了参数创成式模块化设计的原理及关键技术。     

面向大批量定制产品开发设计技术的应用研究

结合工业汽轮机关键零部件转子和汽缸,对面向大批量定制产品开发设计关键技术--模块化、产品零部件主模型、产品主结构以及产品配置技术的应用进行了较深入的研究,并在此基础上提出了面向大批量定制产品开发设计系统.该系统在PDM-Smart Team基础上,集成自主开发的编码模块及事物特性表模块.设计人员借助该系统可建立产品的主模型和主结构,从而快速地设计出满足客户需求的个性化产品.最后,给出了其在工业汽轮机设计中的应用实例.     

基于本体论和知识规则的大批量定制配置设计技术研究

在分析大批量定制模式下配置设计知识的基础上，规划面向产品族的配置设计本体、知识域及其属性，提出基于面向对象思想的产品配置设计模块。定义配置设计规则用于过程推理和配置知识演变，着重探讨了配置设计求解策略和实现算法。以配置设计知识模板为向导，实现配置设计方法的形式化表达，配置优化应遵循的原则。结合项目给出大批量定制配置设计的应用实例。     

产品族的模块化设计方法研究与应用

为了快速响应多变的市场需求,将产品族的模块化设计方法运用到大批量定制生产的研发设计中去。通过市场需求分析,将其转化为功能模型,对产品零部件进行模块划分,建立产品族模块库,以市场为导向配置不同系列的细分产品,生成最终产品族,满足差异化客户群。将该方法运用到电暖炉的产品研发设计中去,验证该方法的可行性。设计过程表明,该设计方法可靠有效,适合各功能组件独立,模块化程度高的产品族设计。     

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。     

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。     

改进的质量功能配置在订单驱动产品开发中的应用

在客户需求、响应速度、开发风险等方面对面向大批量生产、大批量定制及面向订单的产品开发方式进行了比较。基于质量功能配置(QFD)方法适用性的分析，提出了对QFD方法进行改进以适应当前面向订单的产品开发模式，并对QFD方法的主要工具——质量屋，从内容和形式上进行了重构。以典型的订单驱动的产品开发——高压开关柜定制为例，用重构的质量屋来进行产品规划，能够快速、简便、准确地响应客户的个性化需求。     

面向大批量定制产品的快速设计系统的研究

为提高定制企业对市场的快速响应能力，需要建立大批量定制产品的功能-结构映射关系，本文分析了使用产品族体系组织产品设计资源的方法，提出了信息系统用来表达定制产品族设计知识的“三层次模型”及其实现过程，并在Unigraphics及其知识融合UG/KF平台上采用KBE与CAD集成的方式，为电梯轿厢产品开发了以产品知识库为中心的集成化的快速设计系统。     

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。     

面向定制产品的数控程序设计

为快速得到产品变型后的数控加工程序,研究了面向定制产品的数控程序设计原理,提出了在产品变型主模型的基础上,建立数字控制程序主模板的数控程序设计方法。为了建立数字控制程序主模板,分析和定义了定制产品的加工特征,并设计了数字控制子程序库;在此基础上,设计了数字控制程序主模板原型;通过数字控制程序生成过程对数据进行了分析、计算和处理,得到了定制产品的数控加工程序。另外,将事物特性表与数字控制程序主模板相结合,实现了数控程序的变型设计。最后,用实例验证了上述原理和方法,结果表明该方法能够实现定制产品开发过程下游的变型响应,有效地支持大规模定制生产。     

产品开发设计过程中的成本优化控制模型

提出了一种适合按订单设计类型企业在产品开发设计过程中的成本优化控制模型，该模型要求在产品的开发设计过程中不仅要考虑技术条件约束下实现产品的最大客户化要求，为企业获取订单和市场优势奠定基础；同时要考虑产品的资源和成本约束，确保企业获得利润。给出了模型实用的贪心求解算法。实际应用表明该模型能够有效地指导企业进行产品的优化设计。     

基于功能-行为-结构的产品概念模块设计研究

为更好地实现产品的模块化设计,在基于功能-行为-结构的产品概念设计过程中引入模块划分技术,提出了一种基于功能-行为-结构的产品概念模块设计方法和过程模型;分析了根据产品的总体技术目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解的迭代过程的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,将黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合,建立了产品功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素（功能、行为、概念结构、接口）的相关关系分析方法,进而采用模糊聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。该方法应用于堆垛机货叉机构的概念设计过程,实现了货叉机构的概念模块的设计。     

基于配置的ETO产品的多设计项目快速规划方法

大批量定制的模式下企业的ETO产品多设计项目受到时间、资源等多重约束,项目规划效率不高。通过在项目规划阶段建立基于产品族的项目主模板,增加节点约束集、时间约束集、资源约束集,简化规划过程复杂迭代的搜索过程,实现多项目环境下项目实例的有效快速配置。以在多项目并行环境下的ETO产品工业汽轮机设计项目快速规划为例进行了验证,表明此快速规划方法在多项目环境下快速规划新项目方面起到很好的作用。     

面向ETO的零件库设计技术及应用

为了快速设计和制造出满足客户个性化需求的产品,提出面向订单设计的零件库必须包含实物零件和零件族,以及对产品全生命周期提供支持的信息,包括几何、工艺、生产、成本、交货期等。提出了一个面向ETO的零件库系统框架,该框架由实物零件库及其管理与检索工具、零件族库及其建模与变型设计工具等构成,并给出统一的零件信息模型。最后介绍了面向ETO零件库系统的应用实例。     

按单设计型复杂产品多层次配置设计方法研究

在分析按单装配型配置系统不足的基础上,提出一种按单设计型复杂产品多层次配置的设计方法.根据客户需求,基于预定义的产品族平台,针对按单设计型产品不同类型模块特点,应用不同层次的配置规则进行模块的多层次配置,并对配置结果进行校验,得到满足用户需求的产品设计方案,作为订单产品设计的基础.     

Configurable product design considering the transition of multi-hierarchical models

The current research of configurable product design mainly focuses on how to convert a predefined set of components into a valid set of product structures. With the scale and complexity of configurable products increasing, the interdependencies between customer demands and product structures grow up as well. The result is that existing product structures fails to satisfy the individual customer requirements and hence product variants are needed. This paper is aimed to build a bridge between customer demands and product structures in order to make demand-driven fast response design feasible. First of all, multi-hierarchical models of configurable product design are established with customer demand model, technical requirement model and product structure model. Then, the transition of multi-hierarchical models among customer demand model, technical requirement model and product structure model is solved with fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) and the algorithm of multi-level matching. Finally, optimal structure according to the customer demands is obtained with the calculation of Euclidean distance and similarity of some cases. In practice, the configuration design of a clamping unit of injection molding machine successfully performs an optimal search strategy for the product variants with reasonable satisfaction to individual customer demands. The proposed method can automatically generate a configuration design with better alternatives for each product structures, and shorten the time of finding the configuration of a product.     

面向在线大规模定制的产品族规模优化方法

为有效平衡在线定制产品过程中客户满意度、产品维护复杂性和维护成本之间的矛盾,指出产品族规模的确定不仅需要从工程设计和制造经济性等角度出发,还需要充分考虑客户的需求偏好和强度.从工程设计和生产制造角度定义了产品族规模,构建了基于功能配置元和零件配置元的客户需求偏好与强度分析模型.在此基础上提出了基于客户满意度的在线大规模定制产品族优化方法和优化步骤.最后,结合案例证明了该方法能有效平衡产品族维护复杂性和高成本同客户满意度之间的矛盾.     

Applying CBR to machine tool product configuration design oriented to customer requirements

Product customization is a trend in the current market-oriented manufacturing environment. However, deduction from customer requirements to design results and evaluation of design alternatives are still heavily reliant on the designer’s experience and knowledge. To solve the problem of fuzziness and uncertainty of customer requirements in product configuration, an analysis method based on the grey rough model is presented. The customer requirements can be converted into technical characteristics effectively. In addition, an optimization decision model for product planning is established to help the enterprises select the key technical characteristics under the constraints of cost and time to serve the customer to maximal satisfaction. A new case retrieval approach that combines the self-organizing map and fuzzy similarity priority ratio method is proposed in case-based design. The self-organizing map can reduce the retrieval range and increase the retrieval efficiency, and the fuzzy similarity priority ratio method can evaluate the similarity of cases comprehensively. To ensure that the final case has the best overall performance, an evaluation method of similar cases based on grey correlation analysis is proposed to evaluate similar cases to select the most suitable case. Furthermore, a computer-aided system is developed using MATLAB GUI to assist the product configuration design. The actual example and result on an ETC series machine tool product show that the proposed method is effective, rapid and accurate in the process of product configuration. The proposed methodology provides a detailed instruction for the product configuration design oriented to customer requirements.     

概念产品设计信息关系网的构造与表示

在产品概念解产生之后,应正确处理和表示设计过程中众多的设计信息。为此,建立了用于概念产品拓扑结构抽象表示的设计特征层次关系模型,提出了设计特征属性依存关系网模型。在这两个模型基础上,构造了用于表示概念产品设计信息的关系网。简要介绍了多色集合的主要思想,将概念解设计信息所包含的单元与多色集合的成分相对应,建立了概念产品设计信息基于多色集合的数学描述,以便于产品设计信息的存储、管理和随后设计工作的开展。