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基于公理设计的机械产品平台设计方法及应用

陈诚  
【摘要】:随着全球化市场的形成和信息技术高速发展,产品的更新周期日趋缩短,产品创新速度也越来越快,企业竞争的焦点集中于如何才能更好地满足个性化的客户需求。在不牺牲企业经济效益的前提下,根据客户要求进行个性化的生产,提高产品创新能力已成为企业获得和保持竞争优势的一个重要方面。为了在尽可能小的产品差异下向市场提供尽可能多样化的产品,于是产品平台和产品族这些概念被提出,以有效地满足大范围的客户需要。 而产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键,面向大规模定制与产品平台战略等技术,模块化设计又是一种有效的设计方法。本文首先结合公理设计与设计结构矩阵,利用独立公理进行产品功能划分,建立产品设计矩阵,再结合设计矩阵与设计结构矩阵,构建产品设计关联矩阵,再利用可拓聚类算法对该关联矩阵进行聚类运算,以此来完成产品设计的模块划分。接着在划分模块的基础上阐释了平台策略的涵义,总结了产品平台概念的演变过程,在综合分析市场和技术不确定性以及产品平台开发复杂性的基础上,论证了产品平台规划是基于平台策略的产品开发的重要内容; 然后在总结国内外学者提出的产品平台理论的基础上,提出了一种产品平台构建方法:将以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出了一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,利用独立公理将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;然后基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分析设计参数与各类功能要求之间的影响,构建产品设计关联矩阵,利用可拓聚类算法对设计关联矩阵进行聚类运算,将实现产品族基本功能要求的模块定义为公用模块;在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择公共平台参数,利用聚类分析以规划它们在产品平台中的共享策略。 最后通过汽车内饰生产线滑板输送设备的应用实例验证了上述方法的可行性。


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