面向產品族的模塊化產品設計理論與方法研究.pdf

1、產品族設計是大批量定制設計的核心和關鍵，其目標是以盡可能快的速度和盡可能低的成本為客戶設計出滿足其個性化需求的產品。為了實現該目標，本文在國家科技攻關計劃項目(2001BA201A56)、安徽省十五科技攻關計劃項目(40120513)、國防科技工業(yè)委托項目(2005BA201A83-01)以及合肥市重點科研項目(2007(1007))的資助下，對產品族開發(fā)過程中的復雜產品模塊規(guī)劃、柔性模塊族的開發(fā)、模塊化產品的演化、基于產品族的模塊化產

2、品快速定制以及面向協同開發(fā)的產品設計元本體模型的構建等問題進行了深入的研究。 產品的模塊識別是模塊化產品族構造的關鍵環(huán)節(jié)。論文面向復雜產品，首先提出了面向復雜產品模塊劃分的預處理三原則，有效地縮減了構成組件的數量，提高了規(guī)劃的效率。其次從功能角度，利用RI算法，對復雜產品的功能模塊進行了識別。然后從結構角度出發(fā)，提出了“問題消去法”，并對所提算法的流程和實施關鍵技術等進行了研究。最后，采用D-S證據理論對模塊劃分結果進行了評價與

3、決策，有效地考慮到了評價過程中的不確定性和不完全性等問題。 柔性模塊化以及柔性模塊族的開發(fā)較傳統模塊化具有更寬的適用面。論文首先對柔性模塊化的概念和其設計開發(fā)的特點進行了描述。其次利用事物特性表的基本原理，給出了柔性模塊事物特性表的構建步驟和方法，對其進行了功能結構建模。接著采用建立面向設計主參數的回歸模型，實現了其參數序列的市場縱向覆蓋；采用公理化設計理論，從宏觀層面，實現了其模塊結構的橫向拓展。再次提出了LSRM法，對關鍵柔

4、性模塊進行了輕量化設計，降低了企業(yè)的開發(fā)和運輸成本。最后，將模塊間的裝配約束關系進行形式化封裝，形成模塊間裝配語義，并提出了模塊間自動裝配的實現方法，有效地提高了新產品的開發(fā)效率。 模塊化產品的演化和產品族的形成具有緊密的聯系。論文從宏觀層面，提出了一套面向產品族生成的模塊化產品演化方法AMPE。該方法包含兩個子過程：對于第一個子過程，提出了組合決策法AG，對客戶需求的變化進行了定量鎖定；對于第二個子過程，首先提出了模塊化產品體

5、系結構的五大演化活動，然后基于改進的解釋結構模型，對模塊化產品體系結構進行了層次化建模，最后基于層次化模型，構造了組件間的波及度計算公式，為組件的重構提供了指導。 模塊化產品的快速定制研究對企業(yè)起著重要的作用。論文基于產品族，提出了一套模塊化產品漸進式定制流程PCP。該流程能更好地面向企業(yè)產品的大批量定制，提高客戶的參與度。首先基于公理化設計理論，實施了模塊化產品的定性配置。其次采用了兩步策略：FRBR->RSBC，對模塊化產品

6、族的定量粗選擇進行了研究，很好地調動了客戶的積極性。再次通過引入可適應性設計方法學，對模塊化產品的細選擇進行了研究，并提出了可適應性重用、可適應性重構和可適應性驗證與優(yōu)化策略。在實施可適應性重用時，面向客戶需求語言和設計師設計語言之間的語義鴻溝，提出了語義適配器：對于相似性檢索時的特征權重的確定，提出了組合權重法AR。在實施可適應性重構時，提出了面向設計歷史和過程的結構重構實現方法，并提出了基于規(guī)則映射的柔性模塊尺寸重構的流程以及構建了

7、模塊設計主參數和模塊組件結構參數之間的映射公式。最后對通用零部件基于知識驅動的設計進行了研究，并首次將實例推理技術應用到其快速設計過程中，實現了以往設計知識的重用。 產品的設計開發(fā)過程是復雜的，沒有很強的規(guī)律可循。論文首先基于語義網技術，總結并構建了面向協同開發(fā)的模塊化產品設計元本體模型。然后以液壓機產品為例，基于構建的設計元本體模型，構建了液壓機領域本體模型。采用SWRL對液壓機的一些常用設計知識進行了規(guī)則化表達和存儲，并通過