复杂集成服务型机械产品模块化结构建模研究

Global manufacturing is speeding up to the servicisation, and provides customers with the "physical product plus product service" product called as the integrated service product. This kind of products have bigger difference with the traditional mechanical products in composition and design, it has scientific significance to study the internal structure relations and macro features of complex integrated service mechanical products, and can optimize product design and improve value-added services. This project mainly based on the systematics principle (the principle which macro structure and micro structure combine together) and quality function deployment principle, analyses the internal structure relation, and builds the internal relationship model of complex integrated service mechanical product based on generalized quality function deployment. This paper proposes the modular design process and methods based on the quality function deployment matrix and mapping matrix, and realizes the consistent check among customer demands, service modules and physical modules. Based on the "physical structure-network topology" mapping principle, the author maps integrated service products for the community structure network, and analyzes the community network characteristics of complex integrated service products. Finally, the project puts forward the structure optimization design and control methods for integrated service products. The study in this project reveals the internal structure relations and macro features of complex integrated service mechanical products which provides guidance for product design, quality control and value-added services in the scientific level.

全球制造业正在加速向服务化方向发展，向客户提供的产品体现为"物理产品＋产品服务"的集成服务型产品。这类产品与传统机械产品在构成和设计等方面有较大区别，研究复杂集成服务型机械产品的内部结构关系规律和整体特征对指导产品设计和服务增值具有科学意义。本课题基于系统学原理（采用宏观与微观相结合的原理）和质量功能配置原理，通过对复杂集成服务型机械产品内部结构作用原理的分析，建立基于广义质量功能配置的产品内部关联关系模型。提出基于质量功能配置矩阵和映射矩阵的模块化设计过程与方法，实现客户需求、服务模块与物理模块的一致性检验。基于物理结构-网络拓扑映射原理，将集成服务产品抽象为社区结构网络，分析复杂集成服务产品的社区网络特性。最后，提出了集成服务型产品结构优化设计与控制方法。以上研究揭示了集成服务型机械产品内部关联规律和整体特性，从科学层面指导产品设计、质量控制和服务增值。

在产品提供阶段，制造企业向用户提供“物理模块+服务模块”一体化解决方案已成为制造企业的国际发展趋势。模块化设计能极大的降低集成服务型产品提供成本，提高制造企业利润率和用户服务效率，提高用户的个性化需求满意度。. 本项目分析了集成服务型产品内部物理模块与服务模块的关联关系，提出了模块化平台架构设计、模块划分与融合原理。提出了一个三阶段的集成服务型产品模块划分方法，提出了基于质量屋的用户需求、物理模块与服务模块之间的冲突检测与消解方法，确保了模块划分后模块的一致性。提出了一套五步骤的产品双层模块规划方法，确定模块的类型、用户及制造商的决策模块及属性，为建立模块化主结构奠定基础；提出了集成服务型产品模块化主结构模型和实例结构模型，实现了模块化主结构的数据建模；开展了集成服务型产品模块化结构网络建模研究，完成了物理结构向网络结构的映射建模；分析了广义产品模块优化设计决策过程，提出了基于双层规划的广义产品模块配置设计优化模型，实现了广义产品优化设计。. 研究结果表明，提出的物理模块与服务模块关联关系模型、双层的广义产品模块优化设计决策过程模型，解释了物理与服务模块之间的互相作用与融合规律。提出的模块划分方法、模块冲突与一致性检验方法、双层模块规划方法、广义模块数据结构建模方法和基于双层规划的模块优化设计决策方法等，理清了复杂集成服务型模块化设计过程中模块关联关系，完成了模块化平台规划、建立、管理和运行过程中的基本理论与技术问题研究，有助于实现集成服务型产品的模块化设计。