面向大批量定制的配置产品变型设计

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1、面向大批量定制的配置产品变型设计随着现代市场竞争的加剧，企业之间的竞争开始转向基于时间的竞争和基于客户需求的竞争。为顾客提供定制化的产品，全面提高顾客的满意度，已经成为现代企业追求新的竞争优势的一种必然趋势。大批量定制(masscustomization，MC)生产模式结合了定制生产和大批量生产2种生产方式的优势，在满足客户个性化需求的同时，保持了较低的生产成本和较短的交货提前期。面向大批量定制的设计是大批量定制的重要环节，产品设计阶段将决定产品生命周期累计成本的70%一80%，对定制产品的交货期、总成本和质量都有重要的影响。面向大批量定制的设计能够根据

2、预先定义的零部件集合以及它们之间的相互约束关系，通过配置单元动态选配和进化演绎，快速形成满足客户个性化需求的定制产品，因此是解决设计个性化与低成本之间矛盾的主要方法。国内外学者从不同的侧面对大批量定制设计技术进行了研究。Tseng等人认为大批量定制技术可以在概念设计和初始开发阶段有效地实现，采用并行流程围绕产品族进行设计，可以有效地满足客户需求。Wielinga等人给出了在大批量定制中配置设计的定义：在预先定义的通用化组件的基础上，搜寻组件的装配组合以满足一组需求，并遵循一定约束的过程。Jiao等人提出了产品族建模的三视图方案，即功能视图、技术视图和结构

3、视图，建立了与产品族关联的通用产品结构。祁国宁等人根据大批量定制的特点以及我国企业的实际情况，提出了合理化工程的理论和方法，在利用企业的设计业务流程重组以适应产品的快速变型设计、产品的标准化、产品建模、信急集成等方面开展了较为深入的研究。李仁旺等人提出了大批量定制的可拓学模型和一维时空数学模型，通过区分产品结构中的共性和个性，将产品维的共性部分归并处理，通过扩大相似零件、部件和产品的优化范围，减少产品中的定制部分。孙伟等人提出了一种逻辑上由功能模型、原理模型和结构模型组成的产品族动态产品模型。本文提出了面向大批量定制的配置产品变型设计理论和方法，将产品配

4、置过程分为一级产品模块准配置和一级零件结构相似配置，通过配置单元派生进化、替换进化和关联进化实现产品配置结构的创造性设计过程，达到变结构变型设计的目的，并结合企业具体应用将上述理论应用于实际产品开发中。1需求驱动的产品多级递进式配置优化1.1基于模糊推理的配置规则递归演化1.1.1配置规则的模糊推理根据设计过程具有模糊性的特点，将以逻辑推理为主的开环刚性推理系统，拓展成递归的闭环柔性推理系统，以根据实际情况校正推理结论。将以递归的闭环柔性推理系统为特点的模糊推理应用到配置规则递归演化的各个方面，包括配置规则的递归派生和递归聚合。1.1.2配置规则之间的模

5、糊派生通过基于模糊相似原理的配置规则的分类编码方法，采用相关的数学模型表达模糊信息，选择合适的模糊参数，从递归的角度考虑配置规则的派生，在对配置规则进行模糊评价的基础上进行配置规则的派生，形成一个“派生一评价一再派生”的过程。1.1.3配置规则之间的柔性聚合根据工具类知识、案例类知识和专家类知识的不同特点，从知识点形成配置规则，将分散的、某一侧面的、单一学科的配置规则聚合、组合、叠加、补充，递归地形成相对统一的、多学科的、相对完整的配置规则，以解决复杂产品和复杂系统的设计问题。1.2需求驱动的多级递进式配置方法根据大批量定制原理，产品配置设计是分阶段、分

6、层次、自顶向下逐步进化的，可以看作是产品不断迭代和进化以满足客户需求的过程。大型机械产品结构层次复杂，难以实现一个层次上的匹配配置，为此本文提出了客户需求驱动的多级递进式配置方法，将产品配置过程分为一级产品模块准配置和一级零件结构相似配置。首先根据客户需求进行模块化的准配置，建立配置知识的语义网络表示，获得满足客户需求的产品结构组成树，然后根据第一级部件的配置规则进行零部件相似配置，通过对固定参数和区间参数进行相似性比较的模糊匹配算法，获得组成树的相似零部件。1.3基于知识重用的配置结果成本优化针对大批量定制中产品结构和设计工艺存在大量的相似性，分析配置

7、设计资源的可重用性，探讨以本体论为指导的配置设计知识重用的途径。通过对配置设计中的知识的检索、匹配和共享，建立基于知识重用的配置结果成本优化估算模型，实现大批量定制配置设计的产品性能和成本控制目标。在大批量定制配置设计中，必须综合考虑产品的技术性能和经济性能。在产品的设计阶段需要协调产品的实现功能和成本，只有综合考虑了产品的技术性能和经济性能，才能设计出达到最佳性价比组合的产品。在对大批量定制配置设计结果的性能分析中，首先根据己经建立的产品族的层次结构，从配置设计结果中提取产品实例、部件、零件和特征等；其次确定产品功能技术信急和成本结构，分别由产品技术设

8、计人员和成本分析人员并行地进行产品技术性能和成本性能的分析。2基于配置关联的产品