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面向大规模定制的产品模块化若干设计方法研究

王海军  
【摘要】: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设计技术是解决问题的关键。本文在国家863/CIMS主题资助项目(2001AA412011)、国家自然科学基金项目(50275013)、辽宁省科技基金项目(20022105)以及大连市科技基金项目(2002A1GX025)的资助下,对产品设计过程中的模块创建、面向MC的产品族结构优化、面向MC的模块化配置设计以及模块供应商的评价与选择等问题进行深入地研究。具体内容如下: (1) 阐述了论文的研究背景和基础,论述了大规模定制以及模块化设计发展及研究现状,并归纳了相关理论、方法或应用上存在的不足。引出了面向大规模定制的产品模块化设计所面临的新课题,并介绍了课题的研究意义,以及论文的主要研究内容。 (2) 提出了产品设计过程中的模块创建方法。首先通过建立与客户的个性化需求相对应的产品概念结构,并对零部件全生命周期中的相似特性进行层次性分析,以形成零部件之间的关系矩阵;其次采用模糊树图来解决产品模块创建的问题,并借助于基于多专家的模糊综合评判法确定了最优的模块创建方案;以模块创建准则为依据,建立了相应的数学优化模型,通过引入虚模块概念,进而应用模拟退火算法对模型求解,一次性地得到了最优的模块创建方案。 (3) 提出了面向MC的产品族结构优化方法。首先在零部件之间的关系矩阵基础上,从数值优化角度出发,以模块创建的最佳化和核心平台共用的最大化为目标,建立了相应的产品族结构优化数学模型,借助典型优化工具得到了适合客户个性化配置任务的产品族结构优化方案;其次从产品的生产成本分析角度,对基于核心平台的模块化产品族结构设计方案和其它传统设计方法进行比较,并结合典型设计实例予以说明和验证。 (4) 提出了面向MC的模块化产品配置设计方法,以解决产品快速响应设计问题。首先研究模块化产品配置方案设计方法:在模块化产品族基础上,以提高定制产品的性能与客户需求相关度最大为目标,建立了相应的配置优化数学模型,得到了产品的性能和成本之间的平衡点—最优的模块配置方案,解决了ATO生产模式下的模块化产品配置优化问题;其次研究了模块化产品配置方案的性能预测方法:给出了一种基于最小二乘逼近的模块化产品配置方案性能预测方法,解决了客户定制信息对产品设计结果的适应性处理,达到对配置方案的综合性能评价目的。实现了变需求→变结构→变性能的多层次产品设计与进化管理模式。最后结合典型设计实例验证所提出设计方法的可行性和有效性。 (5) 提出了支持设计资源管理的模块供应商综合评价与选择方法。首先分析了企业进行模块供应商评价与选择的具体步骤及流程,并对相关影响评价因素作了讨论,以此构建了模块供应商的综合评价指标体系;其次引入了三角模 面向大规模定制的产品模块化若干设计方法研究 糊数概念,提出了一种基于多专家的模块供应商综合评价方法,并且利用了模 糊数距离度量方法来处理模块供应商的群决策问题。 (6)为工程实际化,本文开发了模块化产品集成设计系统一MPIDS,验证 了文中提出的模块化产品配置设计方法和支持设计资源管理的模块供应商评 价与选择方法在实际工程应用中的适用性。 关键词:大规模定制,模块化设计,产品族,客户需求,模块创建,核心 平台,模块配兰,性能预测,模块供应商 中图分类号:TH122,TP14


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