面向產(chǎn)品族的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論與方法研究.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)，本文在國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2001BA201A56)、安徽省十五科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(40120513)、國(guó)防科技工業(yè)委托項(xiàng)目(2005BA201A83-01)以及合肥市重點(diǎn)科研項(xiàng)目(2007(1007))的資助下，對(duì)產(chǎn)品族開發(fā)過(guò)程中的復(fù)雜產(chǎn)品模塊規(guī)劃、柔性模塊族的開發(fā)、模塊化產(chǎn)品的演化、基于產(chǎn)品族的模塊化產(chǎn)

2、品快速定制以及面向協(xié)同開發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)元本體模型的構(gòu)建等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。 產(chǎn)品的模塊識(shí)別是模塊化產(chǎn)品族構(gòu)造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。論文面向復(fù)雜產(chǎn)品，首先提出了面向復(fù)雜產(chǎn)品模塊劃分的預(yù)處理三原則，有效地縮減了構(gòu)成組件的數(shù)量，提高了規(guī)劃的效率。其次從功能角度，利用RI算法，對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的功能模塊進(jìn)行了識(shí)別。然后從結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，提出了“問(wèn)題消去法”，并對(duì)所提算法的流程和實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了研究。最后，采用D-S證據(jù)理論對(duì)模塊劃分結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)與

3、決策，有效地考慮到了評(píng)價(jià)過(guò)程中的不確定性和不完全性等問(wèn)題。 柔性模塊化以及柔性模塊族的開發(fā)較傳統(tǒng)模塊化具有更寬的適用面。論文首先對(duì)柔性模塊化的概念和其設(shè)計(jì)開發(fā)的特點(diǎn)進(jìn)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(gòu)建步驟和方法，對(duì)其進(jìn)行了功能結(jié)構(gòu)建模。接著采用建立面向設(shè)計(jì)主參數(shù)的回歸模型，實(shí)現(xiàn)了其參數(shù)序列的市場(chǎng)縱向覆蓋；采用公理化設(shè)計(jì)理論，從宏觀層面，實(shí)現(xiàn)了其模塊結(jié)構(gòu)的橫向拓展。再次提出了LSRM法，對(duì)關(guān)鍵柔

4、性模塊進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，降低了企業(yè)的開發(fā)和運(yùn)輸成本。最后，將模塊間的裝配約束關(guān)系進(jìn)行形式化封裝，形成模塊間裝配語(yǔ)義，并提出了模塊間自動(dòng)裝配的實(shí)現(xiàn)方法，有效地提高了新產(chǎn)品的開發(fā)效率。 模塊化產(chǎn)品的演化和產(chǎn)品族的形成具有緊密的聯(lián)系。論文從宏觀層面，提出了一套面向產(chǎn)品族生成的模塊化產(chǎn)品演化方法AMPE。該方法包含兩個(gè)子過(guò)程：對(duì)于第一個(gè)子過(guò)程，提出了組合決策法AG，對(duì)客戶需求的變化進(jìn)行了定量鎖定；對(duì)于第二個(gè)子過(guò)程，首先提出了模塊化產(chǎn)品體

5、系結(jié)構(gòu)的五大演化活動(dòng)，然后基于改進(jìn)的解釋結(jié)構(gòu)模型，對(duì)模塊化產(chǎn)品體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了層次化建模，最后基于層次化模型，構(gòu)造了組件間的波及度計(jì)算公式，為組件的重構(gòu)提供了指導(dǎo)。 模塊化產(chǎn)品的快速定制研究對(duì)企業(yè)起著重要的作用。論文基于產(chǎn)品族，提出了一套模塊化產(chǎn)品漸進(jìn)式定制流程PCP。該流程能更好地面向企業(yè)產(chǎn)品的大批量定制，提高客戶的參與度。首先基于公理化設(shè)計(jì)理論，實(shí)施了模塊化產(chǎn)品的定性配置。其次采用了兩步策略：FRBR->RSBC，對(duì)模塊化產(chǎn)品

6、族的定量粗選擇進(jìn)行了研究，很好地調(diào)動(dòng)了客戶的積極性。再次通過(guò)引入可適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法學(xué)，對(duì)模塊化產(chǎn)品的細(xì)選擇進(jìn)行了研究，并提出了可適應(yīng)性重用、可適應(yīng)性重構(gòu)和可適應(yīng)性驗(yàn)證與優(yōu)化策略。在實(shí)施可適應(yīng)性重用時(shí)，面向客戶需求語(yǔ)言和設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)語(yǔ)言之間的語(yǔ)義鴻溝，提出了語(yǔ)義適配器：對(duì)于相似性檢索時(shí)的特征權(quán)重的確定，提出了組合權(quán)重法AR。在實(shí)施可適應(yīng)性重構(gòu)時(shí)，提出了面向設(shè)計(jì)歷史和過(guò)程的結(jié)構(gòu)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法，并提出了基于規(guī)則映射的柔性模塊尺寸重構(gòu)的流程以及構(gòu)建了

7、模塊設(shè)計(jì)主參數(shù)和模塊組件結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的映射公式。最后對(duì)通用零部件基于知識(shí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并首次將實(shí)例推理技術(shù)應(yīng)用到其快速設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了以往設(shè)計(jì)知識(shí)的重用。 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程是復(fù)雜的，沒(méi)有很強(qiáng)的規(guī)律可循。論文首先基于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)，總結(jié)并構(gòu)建了面向協(xié)同開發(fā)的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)元本體模型。然后以液壓機(jī)產(chǎn)品為例，基于構(gòu)建的設(shè)計(jì)元本體模型，構(gòu)建了液壓機(jī)領(lǐng)域本體模型。采用SWRL對(duì)液壓機(jī)的一些常用設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行了規(guī)則化表達(dá)和存儲(chǔ)，并通過(guò)