面向产品族集成架构的主从关联优化模型与方法研究

产品族集成架构是至关竞争优势和自主创新能力构建的重要研究主题。.本项目拟针对该领域研究中的难点和不足，提出"主从关联优化"的科学问题，以及解决该问题的系统和较完整理论与方法体系；包括主从关联优化的产品族集成架构理念、面向产品族集成架构的主从关联优化分析矩阵与概念模型、基于概念模型的数学模型及其分类、相应于各类模型的最优性条件和计算求解方法、与工程计算和数值模拟相结合的计算软件等；针对复杂产品族的大规模、多层次、多模型等情形，研究分解协调的求解方法和关联最优性条件；以机械工业为背景进行实证与应用研究。.研究成果将为应用领域提供方法支撑及理论依据，同时为相关理论体系做出创新性的贡献。

产品族架构是至关企业竞争优势和研发创新能力构建的重要研究主题。本课题针对该领域研究中的难点和不足，提出“主从关联优化”的科学问题，对解决该问题的模型与方法进行了系统深入的研究，主要取得5方面有创新性的成果：. 1.指出产品族设计与架构领域中广泛存在却尚未专门研究的一类重要问题，称为“主从关联优化”问题，揭示了问题产生的一般来源：开发过程的多层次性和相关要素的多主体性及其主从关系，基于此建立了一种对问题进行描述与分类的四方图概念模型。. 2.基于问题决策机理分析，建立了主从关联优化问题的双层规划一般模型，以及面向产品族设计与架构领域的典型主从问题模型系列，包括产品族配置与参数设计关联优化问题、平 台架构与定制设计关联优化问题、产品族与供应链协同架构关联优化问题等；这些模型均基于产品族架构的领域背景并应用于机械工业实际问题。. 3.针对产品族模型的非线性、非凸、0-1混合变量、关联多从者等复杂特性，开发了多种针对性近似计算方法，包括：①模糊交互式满意解法；②嵌套式遗传算法，编制了算法代码；③针对工业设计背景提出的一种基于响应曲面或代理模型估计下层最优值或最优解函数的双层规划近似计算方法；④处理模型构成函数表达式未知情形的结合工程计算软件的方法。. 4.针对产品族架构中可能出现的不确定和大规模情形进行理论分析，研究了鲁棒双层优化问题，给出不同情形下鲁棒解的定义和转化条件；研究了双层规划的分解协调方法，包括下层为凸规划时基于目标级联的分解方法，以及下层含耦合变量情形的分解协调方法及其关联最优性条件。. 5.对整个产品族主从关联优化的决策过程概念化，建立了由问题生成、概念模型建立、数学模型建立和模型计算求解等步骤构成的决策过程框架，对各步骤之间的映射关系进行了初步的研究；同时，对整个决策过程中的相关要素进行了分析，包括架构与竞争优势的关联影响研究，以及架构与供应链之间的相互关联影响研究等。. 本课题按期完成研究计划，已发表标注文章15篇，录用待发3篇。代表作之一的发表于EJOR（SCI二区）的一篇文章是与国际产品族领域知名研究者、美国佐治亚理工学院Roger J Jiao博士合作完成。Roger J Jiao博士充分肯定了“主从关联”的意义，其在国际学术组织如CIRP宣讲此工作时均得到院士和专家们的认可。