产品族设计框架及其关键技术研究

分析了典型产品的开发过程，以及产品族设计与单一产品设计的主要区别，提出一种适合于大批量定制生产模式的产品族设计框架，并对其中的顾客需求空间、功能原理空间和结构空间进行了形式化描述．采用聚类分析、结构树、功能技术矩阵和产品功能矩阵等分析方法，对相应的关键技术，如顾客需求的表示与聚类、产品族功能空间的表示及其与顾客需求空间的映射、结构空间的表示及其与功能空间的映射等进行了深入研究．该框架为实现产品族设计中的产品族市场定位、提高零部件可重用性和产品族平台规划提供了系统的分析方法，为企业实施产品族设计提供了理论指导．同时，结合实例对提出的相关方法进行了说明．     

基于多学科设计优化的车辆产品族设计

为提高汽车产品平台及产品族性能优化效果并提高开发效率,提出了一种融合共享变量决策和多学科设计优化的产品族优化设计方法.首先,厘清了产品族设计优化的基本概念;然后,建立了产品族优化问题的数学描述和MDO模型;接下来,提出了改进的产品族设计流程;最后,针对某高性能纯电动乘用车产品平台的底盘产品族优化问题,示例了所提出优化方法和设计流程的有效性.结果表明,经过协同优化的产品族能有效处理多产品多目标间的协调问题,相较于非平台化开发,在保证关键性能的前提下能够最大程度提高车型零部件通用化率,充分发挥产品平台化开发的优势.      

面向产品族规划的核心平台数学描述及确定方法

提出了解决在面向产品族开发中核心平台 (面向产品族规划时的核心部件 )的定量确定和分析方法。通过分析面向产品族的用户需求和基于功能的产品开发过程 ,应用质量功能配置 (quality functional deployment)矩阵进行关系映射 ,利用数学描述模型完成定量化表示 ,实现功能和实体部件层次的关联表达 ,给出了确定和分析核心平台的方法。提出的理论模型适用于面向产品族规划的新产品开发和老产品整理中核心平台的确定和分析问题 ,对于企业扩展产品频谱以更好适应市场需求具有重要的指导意义。     

面向产品族设计全过程的聚类分析方法

产品族设计是大批量定制设计的关键和核心。分析了模糊聚类分析方法在产品族设计中的应用。按照公理设计理论将产品开发过程划分为需求、功能和结构三个状态空间,依次讨论了聚类分析方法在区分顾客共性需求与个性需求、识别平台元素与非平台元素、划分核心模块与个性模块方面的具体应用。     

Research on knowledge-based design of complex mechanical product

提出基于知识的复杂机械产品智能设计方法,采用产品族实例树实现了复杂机械产品的知识建模,利用实例推理的方法实现了以往成功设计实例的知识重用.运用数据库技术和ActiveX技术,建立机械产品智能设计系统的体系结构,并采用Visual Basic.NET作为开发工具,实现起重机智能设计平台软件的开发.应用实例表明所述方法是合理的和有效的.     

建立向大规模客户化定制的产品设计流程模型

与一种单独产品的策略相比，采用基于平台的产品开发战略达到大规模客户化定制生产模式具有明显的优势。文章探讨了基于平台策略的产品开发流程模型，将基于平台策略的产品开发分为原形产品开发设计、产品平台开发设计和产品族开发设计3个阶段，基于平台策略的产品开发流程模型的建立旨在缩短系列产品的开发时间，同时完成一组产品的设计，而不是完成一个产品的设计，从而达到快速响应市场的目的。     

PDM系统在企业管理中的设计应用

针对企业产品数据管理(PDM)系统在实际应用中所存在的问题,采用Delphi平台以及SQL Server平台,可以为企业的管理人员、设计研发人员、销售人员以及公司的客户成员提供相应的产品信息.简要介绍了PDM技术,重点讨论了PDM实施中的用户资源管理、产品资源库建立、流程管理、建立协同开发环境、集成与封装6个方面的内容.     

一种面向大规模定制的产品族分类方法

产品族是实现大规模定制生产模式的重要支撑技术.产品族中不同产品在功能、物理以及技术特征上的相似性是产品族的重要特征.基于产品在功能域和物理域内的表达和映射关系,提出了一种通过比较产品在功能域的功能需求(FR)以及物理域的设计参数(DP)的相似程度来划分产品族的方法,阐述了应用该方法划分产品族的步骤.最后以一个案例说明了该产品族分类方法的应用.     

大规模定制下的产品配置设计研究

研究了大批量定制下的基于产品族模型的产品配置设计,分析了从细分客户群中相同需求和不同需求映射到产品族的基本组成、可变因素和配置规则的过程．在此基础上,建立了产品族模型的通用结构．通用结构中的每个零部件都是一个独立对象,对象通过装配关系形成复杂的多层产品结构,这样每个零部件都能够方便的被其他零部件借用,以降低零部件的多样化．零部件被分为普通零部件和构件,普通零部件对应于产品族的基本组成,构件用来表达产品结构的可变因素．配置规则也被存储为对象并通过“与”、“或”、“非”的逻辑组合形成复合规则．因此本产品族模型能够充分反映客户需求,并且能够被计算机系统快速识别解析．开发了产品配置器软件系统,此软件系统支持采用基于C 标准格式的脚本程序、部分Visual扩展程序以及类SOL语言编写的配置规则,能够成功完成在具有千个节点以上的通用产品结构中匹配配置规则得到符合客户需求的产品结构实例的任务．目前此软件系统已经在汽车行业企业应用．     

基于层次分析法的产品平台开发风险评价

随着大规模定制时代的来临,产品平台正以其独特的优势满足企业和市场的需求。然而在其开发过程中却存在着一定的风险。基于此,本研究在汲取相关项目资料和大量专家意见的基础上,将产品平台开发的风险因素归结为技术风险、市场风险、财务风险、地域风险、生产风险和管理风险。在此基础上建立产品平台开发风险评价指标体系,应用AHP法确定指标权重。最后结合某公司实例对产品平台开发风险进行了定量评估,从而为产品平台开发的风险评价提供了更为科学、客观的依据。     

面向产品族的敏捷配置研究

针对如何快速响应客户的需求,最大限度地节省配置成本,本文对面向产品族的敏捷配置进行了研究。首先,以产品设计平台为依托,从产品配置的角度出发提出了产品配置数据模型;然后,通过分析市场需求,建立产品族设计链,快速缩小设计空间;最后,以山地车为例进行说明。     

改进混合蛙跳算法优化的产品族模糊C均值聚类设计方法

研究了基于改进混合蛙跳算法优化的模糊C均值聚类解决模块化产品族设计中产品平台的确定问题.建立了该产品开发过程中的部件关联矩阵,采用变个体长度的混合蛙跳算法同时优化模糊聚类数和聚类中心,求得产品构成部件的最优模糊划分.切断算子和拼接算子用来对个体进行重新组合而形成新个体,采用ISODATA迭代算法进行局部寻优.通过对纸币清分机进行的产品族设计的仿真研究,表明所提方法为产品族模块化设计提供了定量数学分析和快速配置的理论依据.     

基于进化的产品平台参数规划方法

针对基于可变参数的产品平台,用遗传算法对产品平台参数进行规划,满足各种客户需求.该规划方法无需事先人为指定,而是在满足多样化客户需求的前提下,尽可能提高产品族中设计变量的共性,从而确定最好的产品平台的公共参数及其最优值,以及个性参数及其变化范围.并以一个电动机例子验证了该方法.     

面向客户的产品族模型结构研究

面向产品族的产品建模方法是实施大规模定制（Mass Customization,MC）生产的关键技术^[1]。建立产品族模型（Product Family Model,PFM）的目的是为企业提供一个产品平台,订单的实现是通过在此平台上进行实例化和变型获得。董建华口。给出的PFM是针对某个相似客户群的抽象产品模型的定义,但是局限于产品设计,没有充分应用企业的丰富资源。     

面向MC的产品族设计方案衍生及评估机制

面向大规模定制的产品族设计平台,由于产品品种繁多导致零部件增多、成本难以控制问题的出现,针对现今产品族设计的缺点,从概念设计开始就考虑大规模定制,使产品族设计具有衍生性,并通过评估机制来判定衍生方案的优劣性,使产品族设计方案达到成本控制和客户满意度一致的要求。最后通过一个电脑主板实例证明这种产品族设计方案衍生及评估的可行性。     

基于ACIS平台的产品特征识别系统的实现

结合ACIS（Andy Charleslan’s System）几何平台的数据结构、图结构、开发接口,研究了基于ACIS几何平台的产品特征识别实现的技术,包括识别方法、识别流程等．识别实例验证了具体实现产品特征识别的有效性．     

基于CAI的产品创新关键技术及应用研究

基于CAI技术针对当前新产品开发的实际，对产品创新设计理论及关键技术进行研究，通过对产品的需求分析、功能设计和价值工程分析，提出了计算机辅助创新(CAI)技术，它使开发人员能够迅速找到产品的问题所在和改进创新方向，引导用户有效地使用计算机辅助创新软件——Tech Optimizer。在产品的概念设计、方案设计以及工艺设计阶段，根据市场需求，CAI能辅助工程技术人员进行新产品开发以及产品改进，获得产品创新方案的构思，还介绍了CAI在铝合金基体陶瓷镶块摇臂创新开发中的应用。     

面向全生命周期的零件族层次特性建模方法

为了建立能够有效支持产品平台设计的零件族系统,本研究构建了一个描述零件族全生命周期特性的模型。首先采用面向对象的分析方法对零件族和零件实例的全生命周期信息进行分析,然后利用事物特性表技术对零件族的属性信息和组织结构进行描述,建立了层次性的零件族属性模型,最后提出了面向全生命周期的零件族层次特性模型,并通过实例对模型进行了验证。     

面向数控弧齿铣齿机产品族的可适应动态设计方法

在可适应设计的基础上,提出了一种针对面向族的机床结构可适应动态设计方法．以产品族中系列产品的拓展设计作为可适应动态设计的分析和研究对象,建立了机床结构可适应动态设计过程模型．基于广义模块化设计方法建立了产品平台规划与设计模型．以结构相似度和性能提高作为评价适应性指标,建立了机床结构可适应性定量评价模型．以YH60系列数控弧齿铣齿机族设计与开发应用实例,对上述方法及实施过程进行了具体说明．研究和应用结果表明,通过对YH603和YH605机床有限元分析和实物样机的试验测试,整机性能提高了126．8％．     

面向大规模定制的产品族功能模型研究

给出了产品族功能、功能模型和功能树的形式化定义,采用双亲表示法作为产品族功能树的存储结构,以捆钞机为例,应用Oracle数据库的单表存储方式,完成产品族功能树在数据库中的存储,实现对产品族功能树的查询、添加、更新、删除等操作,该模型具有存储可靠、操作方便、效率高等优点。