面向大批量定制的產(chǎn)品族規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、產(chǎn)品族設(shè)計(jì)是大批量定制設(shè)計(jì)的核心和關(guān)鍵，其目標(biāo)是以盡可能快的速度和盡可能低的成本為客戶設(shè)計(jì)出滿足其個(gè)性化需求的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本文以一般機(jī)械類產(chǎn)品為對(duì)象，對(duì)面向大批量定制的產(chǎn)品族設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了研究，重點(diǎn)包括產(chǎn)品族構(gòu)成模塊規(guī)劃問題，產(chǎn)品族變型規(guī)劃問題，產(chǎn)品快速配置設(shè)計(jì)問題等。論文的主要內(nèi)容及貢獻(xiàn)如下： 1.針對(duì)一般機(jī)械類產(chǎn)品及其客戶需求特點(diǎn)，提出了適于一般機(jī)械類產(chǎn)品的產(chǎn)品族設(shè)計(jì)流程：在產(chǎn)品族開發(fā)階段中，通過市

2、場(chǎng)分析、產(chǎn)品定義、產(chǎn)品族構(gòu)成模塊規(guī)劃、產(chǎn)品族變型規(guī)劃等，建立起合理規(guī)劃的產(chǎn)品族模型；在產(chǎn)品快速配置設(shè)計(jì)階段中，通過在產(chǎn)品族模型基礎(chǔ)上進(jìn)行模塊的配置和變型，獲得個(gè)性化的產(chǎn)品。 2.針對(duì)一般機(jī)械類產(chǎn)品的產(chǎn)品族開發(fā)初期，產(chǎn)品族的功能特征和結(jié)構(gòu)特征存在擴(kuò)充需求的特點(diǎn)，提出了以功能獨(dú)立性準(zhǔn)則為主結(jié)合結(jié)構(gòu)分析的模塊規(guī)劃方法。通過以“相對(duì)貢獻(xiàn)度”概念描述零部件與子功能特征間的關(guān)系，建立了模塊規(guī)劃的功能獨(dú)立性準(zhǔn)則及其數(shù)學(xué)描述，并提出了以遺傳算法

3、為工具的模塊規(guī)劃問題數(shù)值求解方法。然后基于零部件的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析，建立了模塊內(nèi)聚度和模塊間耦合度的計(jì)算公式，并分析了以耦合度信息為主對(duì)功能模塊方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化的方法。 3.針對(duì)一般機(jī)械類產(chǎn)品的產(chǎn)品族開發(fā)成熟期，產(chǎn)品族的功能特征和結(jié)構(gòu)特征相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，以滿足客戶配置需求和提高模塊生產(chǎn)的效率為主要目標(biāo)，提出了模塊規(guī)劃的四個(gè)準(zhǔn)則：個(gè)性化零部件隔離準(zhǔn)則，易變零部件隔離準(zhǔn)則、功能獨(dú)立性準(zhǔn)則和結(jié)構(gòu)獨(dú)立性準(zhǔn)則。在對(duì)零部件關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行量化分析

4、的基礎(chǔ)上，給出了模塊規(guī)劃各準(zhǔn)則的量化計(jì)算方法。通過加權(quán)和方法將多目標(biāo)的模塊規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的模塊規(guī)劃問題，建立了模塊規(guī)劃問題的數(shù)值求解方法。通過減速器實(shí)例研究表明，所提出的方法能夠科學(xué)、有效、快速地解決產(chǎn)品族開發(fā)成熟期的模塊規(guī)劃問題。 4.從一般機(jī)械類產(chǎn)品為達(dá)到不同的產(chǎn)品性能所采用的三種變型方式出發(fā)，提出了定制因子的概念和基于定制因子的產(chǎn)品族變型規(guī)劃方法。以定制指標(biāo)為量化標(biāo)準(zhǔn)。研究了候選定制因子的識(shí)別方法；基于候選定制因子與

5、客戶性能需求間的映射關(guān)系，分析了候選定制因子變型范圍的規(guī)劃過程和基于GA的規(guī)劃方法。在實(shí)例研究中，開發(fā)了面向DME發(fā)動(dòng)機(jī)變型規(guī)劃的性能預(yù)測(cè)模型，解決了面向小型農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)的DME發(fā)動(dòng)機(jī)變型規(guī)劃問題。 5.研究了一般機(jī)械類產(chǎn)品的快速配置設(shè)計(jì)方法。首先以支持配置設(shè)計(jì)過程為目標(biāo)，基于擴(kuò)展的實(shí)體-關(guān)系模型，以產(chǎn)品-模塊-可配置屬性-配置約束等實(shí)體及其之間的關(guān)系對(duì)產(chǎn)品族模型進(jìn)行描述。然后以產(chǎn)品族建模為基礎(chǔ)，圍繞一般機(jī)械類產(chǎn)品典型配置設(shè)計(jì)過