面向产品族设计与架构的主从关联优化决策链及决策方法研究

Product family design and architecturing is an important research topic that concerns to R&D and innovation ability, and competitive advantage construction of enterprises. Optimized theory and technology is an important foundation and the core framework of the design and architecturing. Aiming at the difficulties and insufficiency of the research in this field, the applicant will continue to deepen and extend the proposed scientific problem- "leader-follower joint optimization", and put forward the concepts of leader -follower joint optimization "decision chain" and "decision space" as well as the overall system analytical framework, and the corresponding methods to realize the framework. Through the research of decision chain and its decision mechanism, decision space and space mapping, correlation and overall optimization of decision chain and decision space, architecturing and typical application, we will form the systematic and complete theory and methods of leader-follower joint optimization decision chain and decision methods for product family design and architecturing, and also do some empirical research on the background of machinery industrial and so on. The research results will provide operable analytical framework and methods for applications, and make innovative contribution to related theoretical system at the same time.

产品族设计与架构是至关企业研发创新能力和竞争优势构建的重要研究主题，优化的理论与技术是设计与架构中的重要基础和核心框架。 拟针对该领域研究中的难点和不足，对本申请者已提出的"主从关联优化"科学问题进行持续深化和扩展研究，再提出主从关联优化"决策链"和"决策空间"的概念和整体系统分析框架，以及实现系统分析框架的相应决策方法。通过对决策链及其决策机理研究、决策空间与空间映射研究、决策链与决策空间的关联与整体优化研究、架构专题研究和典型应用研究，形成面向产品族设计与架构的主从关联优化决策链与决策方法的系统和较完整理论与方法体系，并且以机械工业等为背景进行实证研究。 研究成果将为应用领域提供具有可操作性的分析框架与方法，同时为相关理论体系做出创新性的贡献。

本课题研究面向产品族设计的主从关联优化“决策链”及决策方法，取得6方面有创新性的成果：.1.决策链概念模型.提出面向产品族设计主从关联优化的“决策链”概念，阐释决策机理，建立由问题形成、模型建立、计算求解、结果分析活动构成的决策链框架；基于1996-2016相关文献综述实证研究，建立了产品族设计主从关联优化决策链概念模型。.2.问题分类四方图及典型问题.提出主从问题来源的关键维度，建立了以决策主体和问题域为两维的问题分类四方图概念模型；基于产品族设计过程和文献综述给出工业中相应于四方图各类的典型应用问题。.3.主从交互评价机制.阐释由问题到优化模型的映射关系。建立了一种主从交互评价机制，使得基于问题分析建立的评价准则与双层规划模型有机关联，为由问题到模型构建提供了一种分析框架。.4.数学模型工程特征与算法分类.阐释产品族设计双层规划模型的数学特征与工程特征；依据模型特征将模型分为简单和复杂两类，阐释相应计算方法和面向产品族设计的结果评价与分析方法。.5.产品族架构专题.对产品族设计中的重要环节和建模难点：架构中的主从关联优化决策链进行专题研究，解决了复合模块个数不确定时的建模求解问题，并应用于典型案例。.6.典型应用和工业模型系列.将决策链方法应用于产品族设计中若干典型和重要的主从关联优化问题，分别开发了：产品族设计与供应链协同配置、产品族架构与外包决策、产品族架构与延迟决策、产品族进化设计与供应商选择、低碳产品族设计与制造工艺、产品线设计与产品平台协同、产品族驱动的模块化设计等的主从关联优化问题及其数学模型，并均以机电产品为例进行了案例研究和计算结果比较分析。.典型应用研究的意义是将主从关联优化思想和决策链方法落地，具体给出有工业应用价值的系列模型。.基于上述成果，本课题已完成标注文章18篇，其中在SCI/SSCI国际期刊已发表8篇和已投在审或修回3篇。