产品模块化智能设计理论和技术研究

Product modularization is one of the main methods to realize mass customization, which can help to simplify the product and system, support the intelligent manufacturing and reconfigurable manufacturing system, and promote specialized division of product. Mass customization is one of the goal that new revolution of science and technology like Industry 4.0 is going to achieve. However, product modularization in our country is still facing the following problems: (1)The benefits of modularity are long term, but establishing a modular platform means huge-investment and high risk; (2)Modularity requires collaboration between enterprises, but it is difficult; (3) Product modular design platform needs to adapt to environmental changes. Therefore, the modular intelligent design theory and technology will be researched in the project. Its main feature is the use of the Internet, big data and other new generation of information technology to help achieve: (1)The collaborative establishment process of transparent products modular intelligent design platform;(2)Intelligent configuration design and variant design based on the platform;(3)Self organizing optimization mechanism of the Modular Intelligent Design platform based on the use of products and evaluation of large data. Finally, it will be applied and validated in Haier group, including cross product series parts, refrigerators in complete machine layer and central air conditioners in complete equipment layer. The project will also promote the development of intelligent design disciplines, innovation model of manufacturing industry based on information transparency and big data in manufacturing industry.

产品模块化是实现大批量定制的主要方法之一，既能帮助简化产品和系统，支持智能制造及可重构制造系统，又能促进产品专业化分工。大批量定制是工业4.0等新一轮科技革命所要实现的目标。但我国在产品模块化方面目前面临如下问题：①模块化的效益是长期的，但模块化平台建设投资大、风险大；②模块化需要企业间协同，但协同难；③产品模块化设计平台需要具有对环境变化的适应性。为此，本项目开展产品模块化智能设计理论和技术研究，其特点主要是利用互联网和大数据等新一代信息技术，帮助实现：①透明的产品模块化智能设计平台协同建立过程；②基于平台的智能配置设计和变型设计；③基于产品使用和评价大数据的产品模块化智能设计平台的自组织优化机制。最后产品模块化智能设计理论和技术在海尔应用验证，包括跨产品系列的零件、整机层的冰箱和成套装置层的中央空调。本项目也将促进智能设计学科、基于信息透明环境的制造业创新模式和制造业大数据的发展。

项目的主要研究内容：①基于大数据的产品模块化智能建模理论：利用企业已有产品的订单数据中隐藏的产品族和模块族的相似信息、产品模块间的关联信息，采用大数据分析方法，智能地进行产品族划分、产品族主结构建立、模块主模型构建、产品配置规则建立，减少产品模块化的人工工作量；②分布式产品模块化智能设计协同优化理论：利用新一代信息技术建立透明公平的协同环境，依靠产品生命周期各个环节的知识、数据、产品模型、员工等协同建立产品模块化平台；③自组织的模块化产品智能推送和应用理论：通过大数据分析，发现和利用隐藏在用户需求描述和产品模块描述大数据中的产品模块化与模块应用的相互促进的关系，通过模块化产品智能推送和应用，形成一种自组织的正反馈循环；④面向模块化的知识、数据等科技资源描述、集成、评价和交易理论：对产品模块化智能设计所需要的知识、数据、产品、员工、软件等科技资源进行准确、完整和一致的描述，进行集成、有序化和透明公平的评价。.项目的重要结果：已经出版专著一部、正在出版专著二部。论文正式发表23篇，网络优先发表2篇，其中SCI论文7篇，EI论文5篇。已经获得发明专利授权1件；发明专利申请公开4件。获得计算机软件著作权11件。项目负责人负责起草国家标准1项，团体标准5项；参与起草团体标准2项。培养博士后2人、博士生7人（其中毕业2人）、硕士生15人（其中毕业7人）。组织国际会议和国内会议各1次。.项目成果已经在华为公司的SDC（软件定义摄像头）产品得到应用验证，在宁波家电行业正在应用中。.项目的科学意义：（1）有助于解决产品模块化中的如下难题：①模块化平台建设投资大、风险大；②企业间模块化协同难；③产品模块化设计平台对环境变化的适应难；（2）有助于简化产品和系统，支持智能制造，促进产品专业化分工，实现大批量定制；（3）有助于促进智能设计学科、基于信息透明环境的制造业创新模式和制造业大数据的发展。