產品快速配置的設計方法研究【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p><b>　　工業(yè)工程</b></p><p>　　產品快速配置的設計方法研究</p><p>　　1　選題的背景與意義</p><p>　　在科學技術特別是信息技術迅猛發(fā)展的當今社會，市場環(huán)境發(fā)生了重大的改變，企業(yè)之間競爭的焦點

2、日趨集中于如何更好地滿足用戶多樣化、個性化的需求，營銷模式也從傳統的“以產品為導向”轉變?yōu)椤耙钥蛻魹閷颉?。人們越來越希望得到價格低、質量穩(wěn)定、能滿足其個性需求的產品。用戶需求的多樣化與個性化使得產品市場更加細化，產品生命周期更為縮短，傳統的大規(guī)模生產已不能適應當前市場的變化。在這種情況下，大規(guī)模定制生產(Mass customization，簡稱Mc)應運而生。大規(guī)模定制生產將兩種完全不同的生產方式：大規(guī)模生產和定制生產融合在一起，以

3、大規(guī)模的效益進行定制產品的生產。Mc繼承了大規(guī)模生產成本低、交貨期短、質量穩(wěn)定的特點，又彌補其品種單調、產品調整落后于市場變化的缺陷，按照用戶的個性化需求來定制產品。</p><p>　　產品配置設計，作為面向大規(guī)模定制的設計技術，在產品主結構、零部件的主模型的基礎上，由客戶自主選配所需的產品模型的功能、性能、結構及零部件組成，或改變某些零部件結構、尺寸等屬性參數，依據配置規(guī)則，從動態(tài)產品結構模型中確定一個滿足客

4、戶需求的具體產品結構，以快速設計出定制產品。產品配置設計能夠有效的利用已有的設計資源，快速提供產品實例，因此成為目前Mc方面研究的熱點。</p><p>　　目前，大批量定制已經成為了企業(yè)經營的首選模式，而產品設計階段決定了產品70% ~ 80%的成本和特性，在產品生命周期中具有重要地位。因而針對產品快速配置的設計方法對于企業(yè)的生存和發(fā)展具有重要意義。</p><p>　　2　研究的基本內

5、容與擬解決的主要問題</p><p><b>　　研究基本內容</b></p><p>　　鑒于目前產品快速配置對于企業(yè)的重要作用，本文將以“產品快速配置的設計方法研究”為題，閱讀大量的文獻，以研究目前的產品配置設計方法為重點，尋找個性化定制和大規(guī)模生產的結合點，研究針對客戶定制，如何實現產品快速配置的設計方法。 </p><p>　　擬

6、解決的主要問題 </p><p>　　1.對現有的部分產品快速配置方法進行研究、分類和總結。</p><p>　　2.分析現有產品快速配置方法的優(yōu)勢和局限性，尋找解決辦法</p><p>　　3　研究的方法與技術路線</p><p><b>　　課題研究方法</b></p><p><

7、;b>　　文獻研究法</b></p><p>　　通過閱讀大量的文獻，來了解目前產品平臺的設計方法和定義以及現在的產品快速配置方法。</p><p><b>　　調查法</b></p><p>　　對目前企業(yè)所使用的產品配置方法進行調研。</p><p><b>　　思維方法</b>

8、;</p><p>　　通過對課題的分析和綜合，尋找個性化定制和打規(guī)模生產的結合點，研究針對客戶定制，如何實現產品快速配置的設計方法。</p><p><b>　　技術路線</b></p><p>　　在完成課題研究任務時，將按以下步驟進行：</p><p>　　研究現有的課題相關資料，了解本課題發(fā)展的基本情況以及本課題

9、發(fā)展的方向和趨勢。</p><p>　　通過查閱相關文獻，了解當前專家和學者對于本課題的研究方法和動向。</p><p>　　通過對課題所涉及內容的進一步深入研究，了解目前產品配置設計方法的原理和實施情況。</p><p>　　了解目前各個設計方法的優(yōu)勢和局限性。</p><p>　　綜合前人的研究成果，通過分析比較，提出對現有的一些產品快速

10、配置方法的改進意見。</p><p>　　闡述優(yōu)化方案的原理以及應用條件。</p><p>　　得出結論，并做出分析、評價。</p><p>　　4　研究的總體安排及進度</p><p>　　結合該課題的具體情況，在研究的前期利用大量的時間閱讀相關文獻，認真了解課題的意義，確立課題研究的目標和任務。在研究的中期分析、綜合現在的研究成果，提出自

11、己的觀點。最后對觀點進行進一步的充實和完善，完成論文的書寫工作。</p><p><b>　　計劃進度：</b></p><p>　　1-4周：完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯；</p><p>　　5-6周：撰寫論文提綱；</p><p>　　7-11周：論文初稿；</p><p>　　12-1

12、3周：完成畢業(yè)論文的撰寫，提交畢業(yè)設計全部資料。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]丁薇，高建民,陳富民,吳垌沅.面向大規(guī)模定制的產品配置設計研究.機電產品開發(fā)與創(chuàng)新,2005,18（zl）</p><p>　　[2] PINEB JII Mass Customization:The New Fronti

13、er in Business[M].Boston: Harvard Business School Press 1993</p><p>　　[3] Strategic Horizons LLP Home[EB/OL]</p><p>　　[4] Anderson D M .Agile Product Development for Mass Customization: How to D

14、evelop and Deliver Products for Mass Customization,niche markets JIT,Build-to-order and Flexible Manufacturing [M].Chicago:IRWIN Professional Publishing, 1997:224-230</p><p>　　[5]Tseng M.Mitchell,jiao jianx

15、in.Design For Mass Customization[J].Annals of the CIRP,1996,45(1):153-156</p><p>　　[6]萬飛.基于知識管理的電梯配置系統的研究與開發(fā)[D].大連:大連理工大學 2005</p><p>　　[7]徐永琳.面向大規(guī)模定制的產品配置設計技術研究.哈爾濱:哈爾濱理工大學 2009</p><

16、p>　　[8]祁國寧，顧新建，譚建榮.大批量定制技術及其應用[M].北京:機械工業(yè)出版社2003:45 -243。</p><p>　　[9]魯玉軍，紀楊建，祁國寧，等.基于延遲設計分離點的訂單設計型產品配置設計[J].浙江大學學報（工學版），2009,43（12）：2231-2236</p><p>　　[10]侯亮，王浩倫，賈鴻翅，等.考慮企業(yè)資源配置的產品模塊化規(guī)劃[J].計算

17、機集成制造系統，2009,15（9）：1665-1671</p><p>　　[11]高飛，肖剛，陳久軍.面向大批量定制的產品族設計方法的現狀與趨勢[J].計算機集成制造系統，2009,15（9): 1665-1671</p><p>　　[12]王云霞，湯文成.面向大規(guī)模定制的產品族設計方法研究綜述[J].機械制造，2004，21（6）:1-4</p><p>　

18、　[13]陸長明，張立彬，蔣建東等.基于設計模板的產品快速配置設計方法研究.計算機集成制造系統，2009,15(3): 425-430</p><p>　　[14]余洋雄,郭鋼,徐榮燕.基于系列型譜的產品快速配置方法研究[J].機械制造，2007,45（512）：12-14</p><p>　　[15]丘宏俊，俞文靜.基于分形理論的產品配置設計研究.企業(yè)管理與信息化，2009,38(13)

19、:19-22</p><p>　　[16]張振青，曲展，方明.基于數據倉庫的產品配置模型研究.西安石油大學學報（自然科學版),2005,20(2):80-83</p><p>　　[17]顧新建，楊志雄，朱萬貴等.在線產品配置器的研究和設計[J].中國機械工程，2003 14(16): 1394-1396</p><p>　　[18]徐開元，徐武彬.面向大批量定制

20、的產品配置技術設計研究.先進管理技術，2010,（9）：108-111</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　工業(yè)工程</b></p><p>　　產品快速配置的設計方法研究</p><p>　　摘要：隨著大規(guī)模定制生產模式的普及，企業(yè)的競爭力與產品配置之

21、間的關系日益密切，因此產品快速配置是實現企業(yè)發(fā)展的重要手段。本文主要闡述產品配置的發(fā)展歷程，研究現有的產品快速配置方法。</p><p>　　關鍵詞：產品平臺；產品快速配置；大規(guī)模定制；模塊化</p><p><b>　　1　課題研究背景</b></p><p>　　在科學技術特別是信息技術迅猛發(fā)展的當今社會，市場環(huán)境發(fā)生了重大的改變，企業(yè)之間

22、競爭的焦點日趨集中于怎么樣更好地滿足用戶多樣化、個性化的需求，營銷的模式也從傳統的“以產品為導向”轉變?yōu)椤耙钥蛻魹閷颉薄Ｓ脩粼絹碓较Ｍ玫絻r格低、質量穩(wěn)定、能滿足其個性需求的產品。用戶個性化和多樣化的需求使得產品市場更加的細化，產品的生命周期更為縮短，傳統的大規(guī)模生產已不能適應當前市場的變化。在這種情況下，大規(guī)模定制生產(Mass customization，簡稱Mc)應運而生。大規(guī)模定制生產將兩種完全不同的生產方式：大規(guī)模生產和定制

23、生產融合在一起，以大規(guī)模的效益進行定制產品的生產。大規(guī)模定制生產繼承了大規(guī)模生產成本低、交貨期短、質量穩(wěn)定的特點，又彌補其品種單調、產品調整落后于市場變化的缺陷，能夠按照用戶的個性化需求來定制產品。</p><p>　　Mc與傳統大規(guī)模生產的區(qū)別就在于產品的多樣化，是一種能夠滿足用戶需求的產品定制生產。產品配置設計，作為面向大規(guī)模定制的設計技術，在產品主結構、零部件的主模型的基礎上，由客戶自主選配所需的產品模型的

24、功能、性能、結構及零部件組成，或改變某些零部件結構、尺寸等屬性參數，依據配置規(guī)則，從動態(tài)產品結構模型中確定一個滿足客戶需求的具體產品結構，以快速設計出定制產品。</p><p>　　產品配置設計能夠有效的利用已有的設計資源，快速提供產品實例，因此成為目前Mc方面研究的熱點。[1]</p><p>　　2　大規(guī)模定制的研究現狀</p><p>　　大規(guī)模定制是當前國內

25、外研究的熱點。</p><p>　　1993年，美國Joseph Pine II在其《大規(guī)模定制—企業(yè)競爭的新前沿》一書中，對大規(guī)模定制的內容進行了較為完整和詳細的描述[2]。之后，Pine與Gilmore創(chuàng)建了一個名為strategic HorizonsLLP的工作室，致力于為企業(yè)構建和實施大規(guī)模定制生產模式提供咨詢和幫助等服務[3]。1997年，Anderson分析了產品內部及外部多樣化的成本要素，提出了產品

26、多樣化的成本模型以及解決大規(guī)模定制成本和時間問題的方法[4]，給出了對現有產品進行合理系列化的方法，列舉了企業(yè)獲得敏捷制造能力的5個步驟，論述了面向產品族進行大規(guī)模定制產品設計的方法。</p><p>　　2000年大規(guī)模定制被華盛頓大學的專家組評為21世紀十大最具有突破性的技術之一。</p><p>　　此后，對大規(guī)模定制的研究一直是國內外學術界研究的一個熱點問題。2001年，德國的Pi

27、per等人在《Mass Customization》一書中，從實際應用的角度詳細介紹了大規(guī)模定制的原理和策略，并列舉了20多個實際案例。目前國外對大規(guī)模定制的研究主要集中在模塊化產品設計、質量功能配置、敏捷產品開發(fā)、產品配置建模與算法等方面。</p><p>　　國內對大規(guī)模定制的研究稍晚，主要集中在對大規(guī)模定制設計方法(Design For Mass Customization, DFMC)的研究，目前的研究

28、己經取得一系列進展。</p><p>　　大規(guī)模定制設計的概念最早是由Tseng在1996年提出[5]，其目標是在產品設計的早期階段，即進行整整體概念的設計時考慮范圍經濟性和規(guī)模經濟性；其核心思想是生成一系列的產品族及產品模型，強調同時完成一組的產品設計，再根據不同客戶的需求，在產品族的基礎上加以改進，從而生成定制化的產品。大規(guī)模定制的首要任務是獲取和理解客戶對于產品個性化的定制需求。</p>&l

29、t;p>　　3　產品配置的研究現狀</p><p>　　產品配置的思想最早誕生于20世紀70年代，相關研究開始于20世紀80年代。早期的配置設計的研究工作主要集中于人工智能領域，大批量定制生產模式的產生與發(fā)展使配置設計技術的研究擴展到了機電產品、醫(yī)療、書籍出版等多個領域，已成為大批量定制的一個十分重要的組成部分，是實現產品快速響應定制設計的重要設計手段，也是當前DFMC中的研究熱點，是使產品定制過程由變型設

30、計上升為適應性設計的一種有效方法。</p><p>　　產品配置是在一個或者若干個能覆蓋產品類中的既定型號和規(guī)格的動態(tài)產品族模型的支持下，根據客戶定制產品的要求，通過對產品模型功能、性能、結構以及零部件進行選配，以及對局部零部件功能和結構、尺寸的相應變化來設計開發(fā)出滿足客戶需要的定制產品。[6]</p><p>　　產品配置是伴隨著產品的系列化和客戶化生產而出現的，它以企業(yè)的零部件庫為底層

31、支持，以系列化產品的相關數據作為管理對象，以產品的物料清單為核心，實現產品數據的組織、控制和管理，并在一定目標或規(guī)則約束下向用戶提供產品結構的視圖和描述。</p><p>　　國內外對產品配置從理論上和應用上都做了大量的研究。</p><p>　　3.1　產品配置理論國外研究工作及實例</p><p>　　徐永琳[7] 對產品配置理論的國外研究工作做了詳盡的闡述，現

32、總結如下：</p><p>　　Heinrich和Jungst研究了配置過程中能量及資源的平衡，提出了以產品中資源的產生和使用作為配置指導的產品配置方法—基于資源的配置方法。</p><p>　　Pfitzner提出了基于實例的配置方法，該方法易于述特征明顯的模型知識，但是較難描述結構等配置知識，當案例庫充足時，該方法可以有較高的效率</p><p>　　Timo

33、Soininen提出了用產品配置的本體論來統一和表示所有產品配置中的概念，因此這是一種通用的產品配置表示方法，包含了此前提出的大部分產品配置理論模型中的概念。 </p><p>　　McGuiness提出了采用描述邏輯來表示和推理產品的配置知識。邏輯語言的優(yōu)勢在于它具有較強的知識表達能力，缺陷在于它不具備良好的求解效率</p><p>　　Alexander Felfernig和Gerha

34、rd Friedrich研究了基于知識庫的配置環(huán)境系統，建立了知識庫的自動構建模型與產品配置的概念模型。運用基于模型的診斷技術對知識庫的有效性進行確定。他們還討論了一種標準的設計語言對配置知識庫進行建模和管理。</p><p>　　Matt R.Bohm和Robert B.stone提出了一種虛擬的產品知識表示方法，以此保證知識庫的一致性。</p><p>　　在產品配置設計的理論方法研究

35、上，一般側重于產品配置知識的表示和產品配置問題的求解兩方面。</p><p>　　3.2　產品配置應用國外研究工作及實例</p><p>　　關于產品配置設計的應用研究方面，目前已經有了一系列的商業(yè)化產品配置系統，包括IMAN Configurator, Oracle Configurator, Triton等。</p><p>　　美國的戴爾(DELL)公司的在線

36、產品配置系統可以讓用戶配置個人計算機和服務器，用戶可以從網站上選定自己需要的計算機硬件及必要的設備來配置個人電腦。</p><p>　　日本的馬自達公司開發(fā)了轎車在線定制系統，用戶可以在其支持下對頂棚、車輪、轉向、座椅、車身等選項進行配置，以定制個性化的轎車設計方案[8]。</p><p>　　3.3產品配置理論國內研究工作及實例</p><p>　　祁國寧等人針對

37、復雜訂單設計型（ETO）產品定制周期長的不足，研究了ETO產品配置設計過程和設計分離點，提出了基于延遲設計分離點的訂單設計型產品配置設計[9]。</p><p>　　侯亮[10]等人針對客戶的多樣化需求，研究了供應商等外部資源參與企業(yè)產品平臺規(guī)劃的問題，提出了考慮企業(yè)資源配置的產品模塊化規(guī)劃的方法。以及基于模糊聚類分析和復合閥值進行模塊分析和評價的方法。</p><p>　　高飛等將產品族

38、設計的研究熱點歸納為產品體系產品體系結構、產品平臺構成及表達、面向產品變異的設計、產品族體系結構、產品族建模五個方面[11]，并對各研究熱點的相關概念、方法和關鍵技術進行了綜述分析, 并指出了相關研究的局限性, 總結出產品族設計的研究趨勢及基于產品平臺的產品族設計新思路。</p><p>　　丁薇等人從已有產品實例出發(fā)，系統的研究了以產品族模型、配置規(guī)則庫為核心的產品配置平臺的建模技術[1]，并利用實例推理和規(guī)則

39、推理兩種方法實現了基于此平臺的產品配置。</p><p>　　王云霞闡述了基于模塊化和基于可調節(jié)變量的產品族設計方法，在此基礎上提出了產品族設計的發(fā)展趨勢在于將模塊化方法和可調節(jié)產品平臺結合起來[12]。</p><p>　　陸長明針對現有配置設計中客戶需求與實際配置結果存在的差異，提出了利用設計模板實現產品快速配置的設計方法。[13]為規(guī)范客戶需求描述，在建立客戶需求模型的基礎上，以需求

40、指標及其權重在模板定義域范圍內對相似實例進行匹配。產品的靜態(tài)拓撲結構、約束關系和動態(tài)信息傳遞關系用有向圖來表達，并將有向圖分解為子圖的形式來表示產品的多層結構關系。用圖論和基于規(guī)則推理方法實現了產品的快速配置，并對配置結果進行客戶滿意度評價。</p><p>　　余洋雄等人闡述了基于系列型譜的產品快速配置方法及產品系列型譜的建立和管理維護[14]。</p><p>　　邱宏俊等人在分析了分

41、形理論與產品配置設計之間關系的基礎上,提出了將分形理論應用于產品配置設計的構想,構建了一種基于分形思想的產品配置元模型,設計了基于分形思想的產品族基本結構[15]。根據可配置元模型和基本結構,設計了一種基于分形迭代的產品配置求解方法,并給出了應用實例。</p><p>　　張振青等人分析了現行配置管理中存在的問題,提出了采用數據倉庫技術的產品配置模型。[16]采用數據倉庫技術作為產品配置的底層支持,給出了相應的產

42、品配置體系結構,實現了基于數據倉庫的產品配置設計系統,在規(guī)范化、標準化的產品資源基礎上,進行客戶需求驅動的產品快速配置,可大大縮短產品開發(fā)周期,降低產品開發(fā)成本,提高所開發(fā)產品的質量。</p><p>　　3.4　產品配置應用國內工作及實例</p><p>　　顧新建等開發(fā)了在線產品配置系統的設計目標，分析了在線產品配置系統的建立和應用兩個循環(huán)過程，并對在線產品配置系統的各種案例進行了分析

43、[17]。在此基礎上開發(fā)了通用在線產品配置器。</p><p>　　中科院研究所、浙江大學和大連理工大學共同承擔的國家863重大攻關項目的研究成果，也己經初步應用于定制型企業(yè)的產品設計。</p><p>　　4　產品快速配置的設計方法的發(fā)展動向和趨勢</p><p>　　面對激烈的市場競爭，用戶對產品需求趨向多樣化和個性化，制造企業(yè)必須利用有限的資源，為市場提供大量

44、的、多樣化的產品，以滿足客戶的需求。因此，大規(guī)模定制的生產方法已經成為制造業(yè)的大趨勢，作為面向大批量定制的設計技術——產品快速配置已經成為制造業(yè)的研究熱點。</p><p>　　對于涉及多個學科的產品，目前的配置設計的過程往往較為繁雜，效率低下，今后研究的趨勢將是利用模塊化的多學科知識網絡作為定量分析與決策的依據，從而提高產品配置設計的效率。</p><p>　　建立產品配置設計的評價指標

45、體系和評價方法是今后配置設計的一個發(fā)展重點。[18] 目前大批量定制的配置設計技術主要應用在機械產品領域，加強其他制造業(yè)領域的應用也是產品配置設計方法發(fā)展的一個趨勢。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]丁薇，高建民,陳富民,吳垌沅.面向大規(guī)模定制的產品配置設計研究.機電產品開發(fā)與創(chuàng)新,2005,18（zl）</p>

46、<p>　　[2] PINEB JII Mass Customization:The New Frontier in Business[M].Boston: Harvard Business School Press 1993</p><p>　　[3] Strategic Horizons LLP Home[EB/OL]</p><p>　　[4] Anderson D M

47、.Agile Product Development for Mass Customization: How to Develop and Deliver Products for Mass Customization,niche markets JIT,Build-to-order and Flexible Manufacturing [M].Chicago:IRWIN Professional Publishing, 1997:2

48、24-230</p><p>　　[5]Tseng M.Mitchell,jiao jianxin.Design For Mass Customization[J].Annals of the CIRP,1996,45(1):153-156</p><p>　　[6]萬飛.基于知識管理的電梯配置系統的研究與開發(fā)[D].大連:大連理工大學 2005</p><p>　

49、　[7]徐永琳.面向大規(guī)模定制的產品配置設計技術研究.哈爾濱:哈爾濱理工大學 2009</p><p>　　[8]祁國寧，顧新建，譚建榮.大批量定制技術及其應用[M].北京:機械工業(yè)出版社2003:45 -243。</p><p>　　[9]魯玉軍，紀楊建，祁國寧，等.基于延遲設計分離點的訂單設計型產品配置設計[J].浙江大學學報（工學版），2009,43（12）：2231-2236<

50、;/p><p>　　[10]侯亮，王浩倫，賈鴻翅，等.考慮企業(yè)資源配置的產品模塊化規(guī)劃[J].計算機集成制造系統，2009,15（9）：1665-1671</p><p>　　[11]高飛，肖剛，陳久軍.面向大批量定制的產品族設計方法的現狀與趨勢[J].計算機集成制造系統，2009,15（9): 1665-1671</p><p>　　[12]王云霞，湯文成.面向大規(guī)模

51、定制的產品族設計方法研究綜述[J].機械制造，2004，21（6）:1-4</p><p>　　[13]陸長明，張立彬，蔣建東等.基于設計模板的產品快速配置設計方法研究.計算機集成制造系統，2009,15(3): 425-430</p><p>　　[14]余洋雄,郭鋼,徐榮燕.基于系列型譜的產品快速配置方法研究[J].機械制造，2007,45（512）：12-14</p>

52、<p>　　[15]丘宏俊，俞文靜.基于分形理論的產品配置設計研究.企業(yè)管理與信息化，2009,38(13):19-22</p><p>　　[16]張振青，曲展，方明.基于數據倉庫的產品配置模型研究.西安石油大學學報（自然科學版),2005,20(2):80-83</p><p>　　[17]顧新建，楊志雄，朱萬貴等.在線產品配置器的研究和設計[J].中國機械工程，2003

53、14(16): 1394-1396</p><p>　　[18]徐開元，徐武彬.面向大批量定制的產品配置技術設計研究.先進管理技術，2010,（9）：108-111</p><p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　產品快速配置

54、的設計方法研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　摘要：伴隨著產品更新換代的加快，新產品的開發(fā)在產品生命周期中的作用顯得越來越重要。大規(guī)模定制(Mass Cusotmziation，MC)生產模式兼具大規(guī)模生產和定制生產的優(yōu)勢，既能夠實現客制化的生產，又能維持較低的生產成本以及較短的交貨期限。大規(guī)模定制以其獨特的優(yōu)勢，將成為21世紀的主

55、流生產模式。</p><p>　　產品配置設計，作為面向大規(guī)模定制的設計技術，在產品主結構、零部件的主模型的基礎上，由客戶自主選配所需的產品模型的功能、性能、結構及零部件組成，或改變某些零部件結構、尺寸等屬性參數，依據配置規(guī)則，從動態(tài)產品結構模型中確定一個滿足客戶需求的具體產品結構，以快速設計出定制產品。</p><p>　　本文主要研究產品快速配置的設計方法，主要工作體現在以下方面：&l

56、t;/p><p>　　分析、總結、概述了大規(guī)模定制和產品配置的原理及研究現狀。</p><p>　　總結了基于產品平臺的產品配置設計。</p><p>　　闡述了產品平臺的構建方法，并以榨汁機為實例分析了基于自底向上法的產品平臺設計過程。</p><p>　　以榨汁機，刨冰機和料理機為實例對基于自底向上法的產品平臺設計進行了改進，即對幾個功能結構

57、相似的不同產品建立共享平臺。</p><p>　　關鍵詞：大規(guī)模定制；模塊化；產品配置；產品平臺</p><p>　　Abstract：With the product changing quieker and quieker the new product development occupies more and important and position within the li

58、fe period of product. Mass Customization(MC) combining the advantages of customized production and mass production keeps the relatively smaller production cost and relatively shorter delivery time while satisfying the in

59、dividualized demnads of customers. MC will be the mainstream mode of production in the 21st century because of its unique advantages.</p><p>　　Configuration design, as the design for mass customization in t

60、he product master structure, parts of the master model, based on matching required by the client product model independent features, performance, structure and component parts, or change certain parts structure, size and

61、 other attributes parameters, based on configuration rules, from the dynamic model of the product structure to identify a specific product to meet customer demand structure to quickly design a custom product.</p>

62、<p>　　This paper studies the design method for rapid product configuration, the main work in the following areas:</p><p>　　1.Analyze, summarize, an overview the theory and research status of mass custom

63、ization and product configuration.</p><p>　　2.Summarizes the product configuration based on product platform design.</p><p>　　3.Described the method of constructing the product platform, And jui

64、cer as an example analysis of product platform design process based on bottom-up method.</p><p>　　4.To juice, ice machines and food machines as an example of bottom-up method based on product platform design

65、 has been improved, that is, functional structure similar to several different products to establish a shared platform.</p><p>　　Key words：Mass customization; modular; product configuration; product platform

66、</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要12</b></p><p><b>　　目錄14</b></p><p><b>　　1 緒論16</b></p><p>　　1.1課題研究的

67、背景和意義16</p><p>　　1.2主要研究目標及研究內容16</p><p>　　2 大規(guī)模定制及產品配置18</p><p>　　2.1大規(guī)模定制生產18</p><p>　　2.1.1制造業(yè)的發(fā)展歷程18</p><p>　　2.1.2大規(guī)模定制的基本概念19</p><p&

68、gt;　　2.1.3大批量定制的基本原理19</p><p>　　2.2產品配置設計概述20</p><p>　　3 基于產品平臺的產品快速配置設計研究現狀21</p><p>　　3.1模塊化產品設計21</p><p>　　3.1.1模塊化產品設計的概念及特征21</p><p>　　3.1.2模塊化產品

69、設計的發(fā)展歷程21</p><p>　　3.1.3模塊化產品設計的研究現狀22</p><p>　　3.2模塊化的定義、劃分、重構23</p><p>　　3.2.1模塊化的定義23</p><p>　　3.2.2模塊化的劃分25</p><p>　　3.2.3模塊化的重構26</p><

70、;p>　　3.3產品配置平臺27</p><p>　　3.3.1產品平臺的概念27</p><p>　　3.3.2產品平臺的特點28</p><p>　　3.3.3產品平臺的框架29</p><p>　　3.3.4產品平臺的構建29</p><p>　　3.3.5產品平臺設計模式的優(yōu)勢30</p

71、><p>　　3.3.6產品平臺設計模式的風險31</p><p>　　3.3.7產品平臺設計研究現狀32</p><p>　　4 基于自底向上法的產品平臺設計及改進34</p><p>　　4.1基于自底向上法的產品平臺設計過程35</p><p>　　4.2對基于自底向上法的產品平臺設計的改進36</p

72、><p><b>　　5 總結40</b></p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1課題研究的背景和意義</p>&

73、lt;p>　　在21世紀的今天，科技發(fā)展日新月異，市場環(huán)境也與以前有了重大的區(qū)別，企業(yè)的營銷模式已經從傳統的產品導向發(fā)展到如今的客戶導向。如何滿足客戶個性化、多樣化的需求成為企業(yè)間競爭的主戰(zhàn)場?，F如今客戶對產品的需求不僅僅是質量好、價格低，更重要的是能滿足他們客制化的需要。大規(guī)模定制生產(Mass customization，簡稱Mc)就是在這樣的情況下應運而生的，它結合了兩種以前看來是背道而馳的生產方式——大規(guī)模生產和定制生產兩

74、者的優(yōu)點，以大規(guī)模生產的效率生產定制產品。 </p><p>　　產品配置設計是目前大規(guī)模定制中的研究熱點，其特點是能夠充分有效地利用目前已有的設計資源，快速地提供產品實例。產品配置設計是一種面向大規(guī)模定制的設計技術，他的主要思想是：讓客戶通過網絡技術、平臺技術等媒介自主選配所需要的產品功能、性能、零部件組成以及結構等，或者通過改變零部件、產品模型的屬性參數，再根據配置的規(guī)則，從動態(tài)的結構模型之中選擇或衍生出一個

75、能夠滿足客戶個性需求的產品模型以及它的具體結構參數，從而快速的設計出客戶所需的定制產品[1]。</p><p>　　大規(guī)模定制生產做為目前較為先進的生產經營模式，也成為許多企業(yè)的首推經營模式。有調查指出，一個產品一半以上的成本決定于產品的設計階段，可以說，產品的設計是產品生命周期中具有決定性的環(huán)節(jié)。因而針對產品快速配置的設計方法對于企業(yè)的生存和發(fā)展具有重要意義。 </p><p>　　1

76、.2主要研究目標及研究內容</p><p>　　本文主要研究產品快速配置的設計方法，主要工作體現在以下方面：</p><p>　　(1)分析、總結、概述了大規(guī)模定制和產品配置的原理及研究現狀。</p><p>　　(2)總結了基于產品平臺的產品配置設計。</p><p>　　(3)闡述了產品平臺的構建方法，并以榨汁機為實例分析了基于自底向上法

77、的產品平臺設計過程。</p><p>　　(4)以榨汁機，刨冰機和料理機為實例對基于自底向上法的產品平臺設計進行了改進，即幾對個功能結構相似的不同產品建立共享平臺。</p><p>　　大規(guī)模定制及產品配置</p><p>　　2.1大規(guī)模定制生產</p><p>　　2.1.1制造業(yè)的發(fā)展歷程</p><p>　　制

78、造業(yè)是為了滿足人類對生活、生產、文化科技等需要而產生和發(fā)展起來的。伴隨著人類歷史的不斷發(fā)展，制造業(yè)也不斷發(fā)展。最早的制造業(yè)是制造狩獵用的木棒和石器，工業(yè)革命以前。制造業(yè)的主要形式是家庭作坊和手工工場，采用的是單件生產方式，生產出的產品無論從數量還是質量上都遠不能滿足市場需求，因而，生產主要解決的是產品有無的問題。</p><p>　　18世紀60年代開始的第一次工業(yè)革命誕生了機械化生產，制造業(yè)的生產方式發(fā)生了根本

79、性的變化，出現了工廠制度。在工廠制度下，生產主要是以及其生產為主的小批量生產，依靠機器和產業(yè)工人的勞動來進行生產。與手工業(yè)生產相比，它的生產效率大大的提高，產品產量大幅提升，質量也有了很大的改善。此時，生產出的產品仍不能滿足日益增長的市場需求。</p><p>　　19世紀60年代，以電力、電機和內燃機的發(fā)明為標志的第二次工業(yè)革命，又一次的促進了制造業(yè)的飛躍。同時，機械化生產技術逐步成熟和完善，逐步實現制造業(yè)的機

80、械化生產。對生產自動化的追求，進一步的提高了生產的效率，擴大了生產規(guī)模。</p><p>　　20世紀初，亨利福特和斯隆創(chuàng)立了大批量定制生產方式，用它取代了歐洲企業(yè)領先好幾個世紀的單件小批量生產模式，福特公司的T型車因此稱霸全球，這是制造業(yè)的又一次大變革。</p><p>　　隨后，以電子技術的代表的高新技術進入了急速發(fā)展的階段，制造業(yè)迎來了一次更為深刻的變革，為了迎接這種變革，虛擬制造，

81、數字化制造等新的生產方式陸續(xù)被提出。</p><p>　　隨著計算機技術、先進制造技術等的高新技術的快速發(fā)展，企業(yè)按照客戶的個性需求進行定制的實施成為可能?？蛻艨梢酝ㄟ^網絡平臺去選擇和配置自己需要的客制化產品，企業(yè)則通過產品設計、制造和銷售領域的資源重復利用來降低客制化產品的成本，以接近大批量生產的成本生產出客制化產品。這就是大批量定制生產，大批量定制生產兼具大批量生產和定制生產的優(yōu)勢。近些年來，大批量定制生產得

82、到了快速發(fā)展，成為21世紀制造業(yè)的主流生產方式。</p><p>　　2.1.2大規(guī)模定制的基本概念</p><p>　　大規(guī)模定制的雛形最早由出現在《未來的沖擊》一書中，Alvin Toffler在書中設想了一種類似于大規(guī)模定制的生產方式。大規(guī)模定制的具體提出是在《未來的理想生產方式》一書中。</p><p>　　大規(guī)模定制生產具有的優(yōu)勢有以下幾點：</p&

83、gt;<p>　　(1)企業(yè)生產的產品為個性化的定制產品；</p><p>　　(2)企業(yè)生產的產品能夠應對快速變化的市場環(huán)境；</p><p>　　(3)生產成本較低，生產過程和產品質量能夠連續(xù)改善?？偟膩碚f，大批量定制結合了大批量生產的低成本、高質量、生產周期短以及定制生產滿足客戶個性化需求的特點，有利于企業(yè)在當前競爭激烈的市場中占據主動。</p><

84、p>　　2.1.3大批量定制的基本原理</p><p>　　大批量定制的基本原理包括以下三點，即相似性原理，重用性原理和全局性原理。[2]</p><p><b>　　(1)相似性原理</b></p><p>　　產品的設計和制造過程中存在著許多相似性，包括結構相似性、過程相似性等等。大規(guī)模定制的最重要的地方就是識別和利用大量在產品設計和

85、制造過程中存在的相似之處，再利用標準化、系列化的方法來減少產品結構的不同，提供整個制造過程以及零部件的可重用性。</p><p><b>　　(2)重用性原理</b></p><p>　　在客制化產品中存在著大量可以重組和可以重用的單元(包括可重復利用的零部件和可重復利用的制造過程)。通過采用標準化、模塊化和系列化的方法，充分發(fā)掘并利用這些單元，將定制產品的生產制造問

86、題通過產品重組和制造過程重組轉化為或部分轉化為大批量生產問題，從而以低成本、高質量、較短的交貨期生產出個性化的產品，支持大批量定制生產的實現，充分重用零部件的附加值。例如，美航的SABRE系統、西門子公司的工業(yè)汽輪機、美國電話電報公司的手機，他們成功的原因在于，這些產品和過程非常規(guī)范地被分解成最小的可重復單元。產品和產品的生產過程被按照一定的規(guī)則拆分成了很小的可重復單元，在此基礎上，通過組合、衍生出大量的產品。</p>&

87、lt;p><b>　　(3)全局性原理</b></p><p>　　大規(guī)模定制的實施是一個系統工程，它具有較大的復雜性和很高的難度系數，它不僅與管理技術制造技術有關，還關系到人們的價值觀以及思維方式。因此為了成功實施大批量定制，必須要對上述的幾方面有全面的思索。大規(guī)模定制可以從敏捷制造、虛擬制造等吸收有益的思想，另外大規(guī)模定制還有幾種非常重要的思想和方法，如產品全生命周期管理等。<

88、;/p><p>　　2.2產品配置設計概述</p><p>　　產品配置是大批量定制過程中實現客戶訂單快速設計的重要手段，也是使產品定制的過程由變型設計上升到適應性設計的一種有效的方法。產品配置可以定義為:依據預先定義的零部件集合及它們互相之間的約束關系，通過合理組合，形成客制化產品的設計過程。產品配置過程以用戶需求作為輸入流，經過零部件結構、功能的配置，輸出一個配置方案，這個方案可以用于制造

89、和使用[3]。</p><p>　　用戶需求指的是由用戶對產品功能的期望經過轉化形成的產品的功能以及屬性，而它的最終目標是找出一個可行的產品配置方案，這個方案既能滿足約束條件，又符合客戶的個性化需求。</p><p>　　在產品配置設計的理論和方法研究方面，Laveney提出了基于知識的配置管理思想，其中采用了描述版本選擇和版本約束規(guī)則的描述語言；Soninen[4]針對產品配置過程提出了

90、一種基于規(guī)則的配置知識描述語言，對產品配置的主要概念給出了形式化定義；譚建榮等[5]提出了基于產品功能結構單元的產品配置模板來完成對客戶配置需求的快速響應，給出了產品配置模板的信息模型和配置求解策略，并且通過引入配置設計知識的混合表達方法以適應復雜機械產品的設計需求。另外，他們還針對可配置產品和產品族的特點，提出一個基于GBOM的產品配置模型一GFCM[6]，詳細地分析了模型中配置單元的構成、劃分、約束關系的表達等問題。</p&g

91、t;<p>　　在產品配置設計技術的應用研究中，目前己經產生了一系列的商業(yè)化產品配置器，如:豐田汽車公司開發(fā)的汽車在線定制系統，客戶可以在該系統的支持下對頂棚、車輪、轉向盤、座椅、車身、車門等選項進行選擇，以配置出個性化的轎車設計方案[7]；中科院軟件研究所、浙江大學以及大連理工大學共同承擔的國家863重大攻關項目研究成果已經初步應用于杭州氣輪機有限公司、南京金城集團等定制生產企業(yè)的產品設計中。</p>&l

92、t;p>　　基于產品平臺的產品快速配置設計研究現狀</p><p>　　3.1模塊化產品設計</p><p>　　3.1.1模塊化產品設計的概念及特征</p><p>　　模塊化設計發(fā)源于歐洲，20世紀初首先在德國的一個家具公司誕生了最早的按模塊化原理進行設計的產品。隨后，該設計原理和方法在更多行業(yè)得到了廣泛的應用。20世紀20年代“模塊化設計”概念被正式提出

93、。模塊化設計方法有別于傳統設計方法，主要表現在: </p><p>　?。?）模塊化設計面向產品系列而傳統設計針對某一專項任務:</p><p>　?。?）模塊化設計是標準化的設計而傳統設計是專用性的特定設計;</p><p>　?。?）模塊化設計過程是由上而下而傳統設計過程是由下而上的;</p><p>　?。?）模塊化設計屬于組合化設計而

94、傳統設計屬于整體化化設計:</p><p>　?。?）模塊化設計需要系統的理論支撐而傳統設計主要靠設計者的經驗</p><p>　?。?）模塊化設計的產物可以是產品或者模塊，而傳統設計的產物只是產品。</p><p>　　3.1.2模塊化產品設計的發(fā)展歷程</p><p>　　作為目前十分先進設計方法，模塊化思想的萌芽卻早在古代的時候就已經出

95、現了。300年前歐洲城墻磚的長、寬、高比例為6:3:2，磚長相當于2倍的磚寬或3倍的磚高，這些城磚即為構成城墻的基本模塊元。產品的模塊化設計開始于20世紀初，英國的一家家具廠設計的底座和頂板可以選擇的柜子是最早的按照模塊化的設計方法所設計的產品之一。此后，模塊化設計被多個行業(yè)所采用。</p><p>　　20世紀中葉，歐美專家正式、系統地提出了“模塊化設計”概念。這種設計方法開始逐漸得到重視。隨著各行業(yè)專家學者的

96、深入研究，其理論以及應用技術的發(fā)展和完善，模塊化設計成為了各類機械產品設計中廣泛采用的一種現代化的設計方法。模塊化設計最早是針對機床產品的設計所提出來的。</p><p>　　20世紀80年代，依托于機電產品的系列化開發(fā)和生產，模塊化設計理論的研究得到了長足的發(fā)展。我國的模塊化設計起步比較晚，但在不斷的發(fā)展中也取得了一些成果：杭州汽輪機廠通過引進德國西門子公司的技術在模塊化系列產品開發(fā)中取得了顯著的效益；上海市機

97、床研究所通過合理的規(guī)劃和組織，在短時間內完成了13個品種的機床設計和制造。除此之外，機電等其他行業(yè)也開始采用模塊化設計的方法。</p><p>　　3.1.3模塊化產品設計的研究現狀</p><p>　　產品模塊化設計包括模塊創(chuàng)建和模塊配置兩個過程。模塊創(chuàng)建是模塊化設計的基礎和前提，模塊配置是模塊化設計的實施過程。模塊創(chuàng)建的主要工作是把產品分解成以模塊為單位的基本單元，模塊配置的主要工作是

98、對模塊組合進行評價以及最終配置出客戶需要的個性化產品。</p><p><b>　　(1)模塊創(chuàng)建</b></p><p>　　目前有很多的學者著重于解決模塊創(chuàng)建問題，但現有方法大多都以聚類分析或啟發(fā)式的方法來進行分析和設計，缺乏利用其他方法的模塊創(chuàng)建方案，且大多為解決單一產品的模塊化設計。李立新[7]總結 了目前模塊創(chuàng)建方法，現歸納如下：</p>&l

99、t;p>　　斯通等人提了出了一種啟發(fā)式的模塊創(chuàng)建方法，這種方法以三流（包括信號流、物料流和能量流）作為基礎，根據支配性流、分支流和轉換傳輸流這三種判斷準則來對模塊進行規(guī)劃；</p><p>　　Gu探討了零部件之間的關系，歸納了影響模塊化設計的因素，把它們進行歸一化處理之后，得到了一個最終的模塊創(chuàng)建方案。這種方法的缺點在于模塊生成結果較為松散，這是由它的優(yōu)化數學模型往往只追求零部件間相似度的最大化，卻少有考

100、慮它們之間的公用性而造成的。</p><p>　　Kusiak提出一種啟發(fā)式圖解法來分析產品模塊化的結構，以辨別組件共享型模塊化、總線型模塊化與組件互換型模塊化。</p><p>　　Salhieh將模塊化的設計過程分解為四個階段，通過中位模型進行零部件的聚類分析，并考慮零部件之間的特征指標關聯程度，用矩陣的方法分析零部件之間的相似度。這種方法的局限性在于它只考慮到零部件之間的關系，而且計

101、算非常復雜。</p><p>　　TSailtlz等人對模塊的設計、制造順序進行了排列，并通過考慮制造和裝配過程中功能設計的復雜性得到模塊形成的最優(yōu)方式。</p><p>　　目前對產品模塊化設計理論和方法研究落后與其實際應用，解決方案停留在概念性探討的階段。面向大規(guī)模定制的產品模塊化設計需要綜合分析客戶的需求，并衡量零部件之間全生命周期中的交互關系，以得到利于產品配置的模塊創(chuàng)建方案。&l

102、t;/p><p><b>　　(2)模塊配置</b></p><p>　　在產品的模塊配置研究方面，Fuj1ta[8]研究了產品全生命周期的生產成本構成，并采用0一1整數規(guī)劃方法來描述模塊組合過程中的匹配特性，以系統運行的總成本為優(yōu)化目標，運用模擬退火對成本數學模型求解，得到了在客戶需求驅動下的模塊化產品最優(yōu)配置方案;徐燕申等[9]詳細地總結和回顧了國內外關于產品模塊化基

103、本概念及其工業(yè)應用現狀，對目前模塊的識別、組合研究工作進行分析和評述，并對模塊化設計的研究熱點和發(fā)展趨勢進行了展望。</p><p>　　關于模塊化的計算機輔助設計工具，Shan應用面向對象技術提出了一個分布式模塊化設計框架，可以應用在企業(yè)中進行模塊化產品的規(guī)劃和變型配置工作;顧新建等[1]從滿足MC生產需求的角度出發(fā)，對包括模塊化制造系統在內的幾種制造系統進行了比較，并對模塊化制造系統的特點、設計方法和在中國的

104、應用前景進行了分析:徐燕申等[9]開發(fā)了基于實例推理的數控加工中心模塊概念設計系統，提出了按照模塊實例類型和實例參數來描述模塊實例的方法，論述了數控加工中心機床模塊實例的分級描述、編碼方案和評價方法。現有的模塊配置方法只考慮了以模塊化結構組合的最終產品，沒有充分兼顧到客戶需求因素對模塊化產品設計方案的影響，并且缺乏利用有效的計算方法來搜尋大規(guī)模定制過程中面向產品族設計的最佳配置方案。因而，開發(fā)一種簡單并且通用的模塊化配置方法和相應的模塊

105、化計算機輔助設計系統，是非常有實際應用價值的。</p><p>　　3.2模塊化的定義、劃分、重構</p><p>　　3.2.1模塊化的定義</p><p>　　目前學術界對模塊化這一概念還沒有形成統一的定義，眾多的學者從不同的角度和深度對它進行了研究，基本可以歸納為以下幾類:</p><p>　　貝茲和保羅[12]提出模塊化設計是完成從功

106、能需求域到模塊功能域的映射，進而在考慮模塊的性能（比如材料、尺寸等）的基礎之上完成從模塊的功能域到模塊的結構域的映射。模塊結構有基本模塊、專用模塊、附加模塊、用戶定制模塊和適應性模塊等五種，相對應的模塊功能域則是基本功能、專用功能、附加功能、用戶定制功能和適應性功能。</p><p>　　烏爾里克[10]設計工作中的兩個特點和模塊化有緊密的關系，這兩個特點是：</p><p>　?。╨）把

107、產品的物理結構之間的相互影響程度降到最小。</p><p>　　（2）設計過程中物理結構域和功能域之間對應的程度將會影響模塊化的程度。 </p><p>　　從設計學的角度看，這兩個特點指出了模塊化設計的基本因素。首先一定要保證模塊之間的相互影響的因素要盡可能的少，即模塊的功能和結構之間要有相對的獨立性。其次，在系統分析規(guī)劃中，應該采用適當的方法對整個設計過程中的每個部分

108、，特別是產品的功能域和結構域以及這兩者之間的映射關系進行合理的分析，這是模塊化設計中很關鍵的影響因素。</p><p>　　舒赫[11]從功能—設計參數映射的角度定義模塊化設計:模塊化設計是一種分析結果的產生，這種結果以產品、過程和系統的形式表現，并滿足預定的需求，其方法是選擇適當的設計參數，完成從功能需求域到設計參數域的映射。</p><p>　　賈延林[13]認為:“模塊化設計是在對一