响应需求变更的设计过程演化机制与动态调控方法研究

设计变更大部分是由于客户需求的变更而引起，在产品设计过程中因为变更的频繁出现导致设计成本升高，设计周期变长。在传统的设计理论方法中，认为客户需求是顶层变更，不宜于在设计过程的功能域进行映射，但随着产品多样性和批量客户订制的时代到来，控制管理需求变更成为一个迫切问题。本项目从客户需求变更的角度出发，根据需求变更的特性研究客户需求和产品设计过程的耦合映射，建立将客户需求转换成设计结构网络模型的理论方法，对需求所产生的设计变更进行追溯，提出需求变更的传播算法，并建立需求变更对设计结果影响的评价模型和方法，探索需求变更之间，需求变更和设计参数之间以及设计参数之间的相互影响关系，通过对需求变更的映射、传播、影响的三方面研究探明设计过程在需求变更影响下演化规律和管控方法，从而为完善设计过程提供新的理论和方法。

随着技术经济的发展，制造业面临越来越激烈的竞争和挑战。产品生命周期的缩短、客户需求的多样化和个性化、环境资源的有限性和不可逆、大数据和通信技术的快速发展都对产品设计带来了新的需求。设计过程在新需求下，呈现出的特征以及设计过程的调控方法成为了关键问题。本项目从响应需求的角度出发，根据需求变更的特性研究客户需求和产品设计结构的耦合映射，建立将客户需求转换成设计结构网络模型的理论方法，对需求所产生的设计变更进行追溯，提出需求变更的传播算法，建立需求变更对设计结果影响的评价模型和方法，从而确定最优变更传播路径。针对设计结构的聚类模块化，比较和分析了传统模块化方法的性能，提出了改进进化树聚类方法，该方法可以更有效地实现设计结构按需模块化。将可拆卸性和供应链绩效作为产品设计的新需求，研究了面向拆卸的产品设计结构模块化方法，提出了可拆卸度和模块度的评价指标。以产品的模块度、产品的供应链总成本和产品供应链提前期为优化目标，建立设计结构多目标优化模型，应用改进的遗传算法进行求解，得到满足多目标的设计结构。通过对需求变更的映射、传播、影响的三方面研究探明设计结构的响应性和管控方法，从而为优化设计过程提供新的理论和方法。