云定制服务网络下基于数据驱动的产品族设计原理与方法

This project embeds the cloud computing environment and big data model, puts forward the concept of cloud customized service network, builds the basic theory and method system of product family design based on data driven around this service network, and develops the platform system for application research. The main contents are as follows: ①the concept description of service network is given, the relationship between service network and cloud customization is established, and the concept of cloud customized service network and its description method are proposed. ②Mapping and matching service network resources in the product family design process under cloud customization to achieve service network elasticity optimization for product family design in cloud customization environment;③The method of customer information extraction based on big data technology is proposed, data driven relation network of product performance is built and a lot of key technology problems of data driven product family design are solved.④Developing the product family platform for cloud customized service network system prototype and conducting the application research of data driven product family design principle and method for cloud customized service network with container crane. The research results of the project are intended to provide theoretical basis and methodological approaches to enhance the design level and service capability of China's manufacturing industry to achieve organic integration of mechanical engineering and modern information technology and promote the development of intelligent design and manufacturing. It is not only rich in important theoretical significance, but also has obvious application value.

本项目嵌入云计算环境和大数据模式，提出云定制服务网络的概念思想，围绕该服务网络建立基于数据驱动的产品族设计基础理论与方法体系，并开发平台系统进行应用研究。项目主要内容包括：①给出服务网络的概念描述，建立服务网络与云定制的关系，提出云定制服务网络概念及其描述方法；②对云定制下产品族设计过程中服务网络资源进行映射和匹配，实现云定制环境下面向产品族设计的服务网络弹性优化；③提出基于大数据技术的客户信息提取方法，构建数据驱动的产品性能关系网络，攻克数据驱动的产品族设计的若干关键技术；④开发面向云定制服务网络的产品族平台原型系统，以集装箱起重机为对象展开云定制服务网络下基于数据驱动的产品族设计原理与方法的应用研究。项目研究成果旨在为增强我国制造业的设计水平和服务能力提供理论依据和方法途径，实现机械工程与现代信息技术的有机融合，推动智能设计与制造的发展，既具有重要的理论意义，又含有明显的应用价值。

本项目以客户定制化需求为导向，聚焦定制服务下基于数据驱动的产品族设计，围绕数据驱动的产品族设计原理与方法开展前沿研究。主要研究内容和重要结果包括：①在研究架构方面，建立了完整的数据驱动的产品创新设计框架；基于大规模个性化设计的概念内涵，提出从大规模定制化设计到大规模个性化设计的新方向。②在基于专利大数据的产品创新设计方面，针对功能需求分析，引入加权超图网络技术对现有产品的多功能需求组成情况进行分析，同时对Apriori网络聚类算法进行改进以对功能节点实现有效聚类，以此构建产品族功能平台，最终根据客户需求自动实现最优功能配置。③在评论大数据驱动的客户需求挖掘方面，提出了评论数据驱动下客户需求建模方法和产品评论数据驱动的质量功能展开客户需求挖掘方法。④在数据驱动的产品族设计方面，构建数据驱动的产品族设计框架；针对产品族设计，探讨如何处理参数耦合问题，研究提出产品族设计的耦合处理策略。⑤在面向增材制造的拓扑优化设计方面，利用拓扑优化技术研究材料在成形方向上的堆积叠加成形过程，建立了具有自支撑特性的结构成形方法，利用下层材料完全支撑上层材料的成形方式实现结构的性能定制，将其设计与制造加以有机融合。.项目研究达到既定目标，取得了如下形式多样的成果：①撰写完成的学术专著《复杂产品的解耦设计与开发》获得国家科学技术学术著作出版基金资助，由科学出版社出版；②撰写完成的学术专著《产品族设计原理与方法》由浙江工商大学出版社出版；③发表学术期刊论文24篇，其中SCI收录6篇，EI收录6篇；④发表国际会议论文4篇，其中EI收录3篇；⑤负责人指导完成硕士学位论文4篇，均已答辩并获得工学硕士学位；⑥负责人作为第一作者的论文《数据驱动的产品创新设计研究》被评为2022年度中国机械工程学会优秀论文。项目研究旨在为增强我国制造业的设计水平和服务能力提供理论依据和方法途径，实现机械工程与现代信息技术的有机融合，推动智能设计与制造的发展，具有重要意义。