大规模定制下基于可适应性重构的产品平台规划研究

The product platform is the key development strategy to increase product market coverage in mass customization. However, the current researches on product platform don't simultaneously modify modules and adjust parameters in product family design, and don't consider the planning strategy in the view of global optimization. The adaptability is also low. In addition, the most product family design is based on mapping between functional domain and physical domain and analyzes rarely the product how to respond preferably the customer's individual needs. Therefore, it is necessary to study the product platform planning method, so as to enhance the ability of responding fast customer needs information and adaptability for product platform. This project introduces the concept of adaptable design and modular design to product family design process, its main contents include: (1) Analyze the customer needs in market segmentation framework, and establish the adaptability-oriented functional requirements model. (2) Study the topological structure for adaptable product platform, and propose the adaptable design strategy for product platform. (3) Construct the optimization model for adaptable platform-based product family, and present a two-level multi-objective swarm intelligence algorithm. The results can provide effective theoretical framework for enterprise bringing product platform strategy into mass customization. So, the research of this project not only has scientific meaning, but also has comparatively higher theoretical and practical value.

产品平台是企业在大规模定制下增加产品市场覆盖的一种开发策略，然而现有产品平台的相关研究，一般难以满足复杂产品族规划中模块替换和参数调节的集成需求，平台的可适应能力不足，未从全局优化角度考虑产品平台的规划策略。因此，需进一步研究大规模定制下产品平台的规划方法，提高产品平台快速响应客户需求信息与可适应性的能力。针对此，本项目将可适应设计及模块化与参数化技术应用于产品族设计中，分析市场分割框架下的客户需求，建立面向可适应性的功能需求模型；研究面向可适应性的产品平台拓扑结构，基于平台策略层面规划具有可适应性的产品平台；建立基于可适应性重构的产品族优化模型，基于平台操作层面进行平台通用性和差异性之间的权衡，提出产品族双层多目标群集智能优化算法；提取结构特征参数，构建产品的可适应性重构数字化设计平台。其成果旨在为企业实施大规模定制产品平台战略提供有效的理论指导和方法支持，富有重要的科学意义和应用价值。

本项目针对现有产品平台的可适应性能力不足，在对国内外研究状况进行综合论述与深入分析的基础上，开展了大规模定制下基于可适应性重构的产品平台规划的研究，取得以下成果：. ①针对客户需求信息具有抽象性、模糊性等特点，提出了基于联合分析和模糊聚类的产品族客户需求模型；为增强大规模定制下产品族设计的适应性能力，提出了机械产品系统稳健性建模与分析方法及面向可适应性的产品平台功能需求建模与分析方法。②基于可适应设计理念，定义了可适应产品平台结构概念，根据稳健设计与可适应设计在提升产品适应外部环境变化的能力、考虑设计变更及以低成本获得高质量产品方面的一致性，提出了面向可适应性的稳健性产品平台规划方法。③采取模块编码、数据库、规则表示法等对相应的设计知识进行表达，提出了基于知识重用的起重机快速设计方法；将接口技术、编码技术、数据库技术运用于平台开发，提出一种基于VB/CAE/Access接口的桥式起重机可适应平台设计方法。④针对产品族规划中平台参数与定制参数的层次关联特点，建立了产品族双层规划模型，考虑平台参数的适应性，提出了基于多项式响应面法双层模型的求解方法。⑤针对产品平台的可适应性，从平台的重用性、定制性、接口柔性和升级能力四个指标来度量可适应性，提出了基于信息度量的平台可适应性的计算方法。⑥针对产品族平台耦合问题，从平台模块内部的耦合、定制模块内部的耦合和模块间设计参数的耦合三方面，提出产品族设计耦合处理的系统化途径。. 将所提出的方法应用到起重机及其零部件等多个实例产品平台的规划中，对上述理论研究工作进行验证，均获得满意的设计结果。旨在提高企业平台管理水平、提高产品的核心竞争力、降低开发成本。其成果可为企业产品族规划与管理提供有效的理论指导和方法工具，既有重要的科学意义和学术探讨价值，又有广泛的应用前景和实际指导作用。