1、1毕业论文文献综述工业工程产品快速配置的设计方法研究摘要随着大规模定制生产模式的普及，企业的竞争力与产品配置之间的关系日益密切，因此产品快速配置是实现企业发展的重要手段。本文主要阐述产品配置的发展历程，研究现有的产品快速配置方法。关键词产品平台；产品快速配置；大规模定制；模块化1课题研究背景在科学技术特别是信息技术迅猛发展的当今社会，市场环境发生了重大的改变，企业之间竞争的焦点日趋集中于怎么样更好地满足用户多样化、个性化的需求，营销的模式也从传统的“以产品为导向”转变为“以客户为导向”。用户越来越希望得到价格低、质量稳定、能满足其个性需求的产品。用户个性化和多样化的需求使得产品市场更加的细化，
2、产品的生命周期更为缩短，传统的大规模生产已不能适应当前市场的变化。在这种情况下，大规模定制生产MASSCUSTOMIZATION，简称MC应运而生。大规模定制生产将两种完全不同的生产方式大规模生产和定制生产融合在一起，以大规模的效益进行定制产品的生产。大规模定制生产继承了大规模生产成本低、交货期短、质量稳定的特点，又弥补其品种单调、产品调整落后于市场变化的缺陷，能够按照用户的个性化需求来定制产品。MC与传统大规模生产的区别就在于产品的多样化，是一种能够满足用户需求的产品定制生产。产品配置设计，作为面向大规模定制的设计技术，在产品主结构、零部件的主模型的基础上，由客户自主选配所需的产品模型的功能
3、、性能、结构及零部件组成，或改变某些零部件结构、尺寸等属性参数，依据配置规则，从动态产品结构模型中确定一个满足客户需求的具体产品结构，以快速设计出定制产品。产品配置设计能够有效的利用已有的设计资源，快速提供产品实例，因此成为目前MC方面研究的热点。12大规模定制的研究现状大规模定制是当前国内外研究的热点。1993年，美国JOSEPHPINEII在其大规模定制企业竞争的新前沿一书中，对大规模定制的内容进行了较为完整和详细的描述2。之后，PINE与GILMORE创建了一个2名为STRATEGICHORIZONSLLP的工作室，致力于为企业构建和实施大规模定制生产模式提供咨询和帮助等服务3。1997
4、年，ANDERSON分析了产品内部及外部多样化的成本要素，提出了产品多样化的成本模型以及解决大规模定制成本和时间问题的方法4，给出了对现有产品进行合理系列化的方法，列举了企业获得敏捷制造能力的5个步骤，论述了面向产品族进行大规模定制产品设计的方法。2000年大规模定制被华盛顿大学的专家组评为21世纪十大最具有突破性的技术之一。此后，对大规模定制的研究一直是国内外学术界研究的一个热点问题。2001年，德国的PIPER等人在MASSCUSTOMIZATION一书中，从实际应用的角度详细介绍了大规模定制的原理和策略，并列举了20多个实际案例。目前国外对大规模定制的研究主要集中在模块化产品设计、质量功
5、能配置、敏捷产品开发、产品配置建模与算法等方面。国内对大规模定制的研究稍晚，主要集中在对大规模定制设计方法DESIGNFORMASSCUSTOMIZATION,DFMC的研究，目前的研究己经取得一系列进展。大规模定制设计的概念最早是由TSENG在1996年提出5，其目标是在产品设计的早期阶段，即进行整整体概念的设计时考虑范围经济性和规模经济性；其核心思想是生成一系列的产品族及产品模型，强调同时完成一组的产品设计，再根据不同客户的需求，在产品族的基础上加以改进，从而生成定制化的产品。大规模定制的首要任务是获取和理解客户对于产品个性化的定制需求。3产品配置的研究现状产品配置的思想最早诞生于20世纪
6、70年代，相关研究开始于20世纪80年代。早期的配置设计的研究工作主要集中于人工智能领域，大批量定制生产模式的产生与发展使配置设计技术的研究扩展到了机电产品、医疗、书籍出版等多个领域，已成为大批量定制的一个十分重要的组成部分，是实现产品快速响应定制设计的重要设计手段，也是当前DFMC中的研究热点，是使产品定制过程由变型设计上升为适应性设计的一种有效方法。产品配置是在一个或者若干个能覆盖产品类中的既定型号和规格的动态产品族模型的支持下，根据客户定制产品的要求，通过对产品模型功能、性能、结构以及零部件进行选配，以及对局部零部件功能和结构、尺寸的相应变化来设计开发出满足客户需要的定制产品。6产品配置
7、是伴随着产品的系列化和客户化生产而出现的，它以企业的零部件库为底3层支持，以系列化产品的相关数据作为管理对象，以产品的物料清单为核心，实现产品数据的组织、控制和管理，并在一定目标或规则约束下向用户提供产品结构的视图和描述。国内外对产品配置从理论上和应用上都做了大量的研究。31产品配置理论国外研究工作及实例徐永琳7对产品配置理论的国外研究工作做了详尽的阐述，现总结如下HEINRICH和JUNGST研究了配置过程中能量及资源的平衡，提出了以产品中资源的产生和使用作为配置指导的产品配置方法基于资源的配置方法。PFITZNER提出了基于实例的配置方法，该方法易于述特征明显的模型知识，但是较难描述结构等
8、配置知识，当案例库充足时，该方法可以有较高的效率TIMOSOININEN提出了用产品配置的本体论来统一和表示所有产品配置中的概念，因此这是一种通用的产品配置表示方法，包含了此前提出的大部分产品配置理论模型中的概念。MCGUINESS提出了采用描述逻辑来表示和推理产品的配置知识。逻辑语言的优势在于它具有较强的知识表达能力，缺陷在于它不具备良好的求解效率ALEXANDERFELFERNIG和GERHARDFRIEDRICH研究了基于知识库的配置环境系统，建立了知识库的自动构建模型与产品配置的概念模型。运用基于模型的诊断技术对知识库的有效性进行确定。他们还讨论了一种标准的设计语言对配置知识库进行建模
9、和管理。MATTRBOHM和ROBERTBSTONE提出了一种虚拟的产品知识表示方法，以此保证知识库的一致性。在产品配置设计的理论方法研究上，一般侧重于产品配置知识的表示和产品配置问题的求解两方面。32产品配置应用国外研究工作及实例关于产品配置设计的应用研究方面，目前已经有了一系列的商业化产品配置系统，包括IMANCONFIGURATOR,ORACLECONFIGURATOR,TRITON等。美国的戴尔DELL公司的在线产品配置系统可以让用户配置个人计算机和服务器，用户可以从网站上选定自己需要的计算机硬件及必要的设备来配置个人电脑。日本的马自达公司开发了轿车在线定制系统，用户可以在其支持下对顶
10、棚、车轮、转向、座椅、车身等选项进行配置，以定制个性化的轿车设计方案8。433产品配置理论国内研究工作及实例祁国宁等人针对复杂订单设计型（ETO）产品定制周期长的不足，研究了ETO产品配置设计过程和设计分离点，提出了基于延迟设计分离点的订单设计型产品配置设计9。侯亮10等人针对客户的多样化需求，研究了供应商等外部资源参与企业产品平台规划的问题，提出了考虑企业资源配置的产品模块化规划的方法。以及基于模糊聚类分析和复合阀值进行模块分析和评价的方法。高飞等将产品族设计的研究热点归纳为产品体系产品体系结构、产品平台构成及表达、面向产品变异的设计、产品族体系结构、产品族建模五个方面11，并对各研究热点的
11、相关概念、方法和关键技术进行了综述分析,并指出了相关研究的局限性,总结出产品族设计的研究趋势及基于产品平台的产品族设计新思路。丁薇等人从已有产品实例出发，系统的研究了以产品族模型、配置规则库为核心的产品配置平台的建模技术1，并利用实例推理和规则推理两种方法实现了基于此平台的产品配置。王云霞阐述了基于模块化和基于可调节变量的产品族设计方法，在此基础上提出了产品族设计的发展趋势在于将模块化方法和可调节产品平台结合起来12。陆长明针对现有配置设计中客户需求与实际配置结果存在的差异，提出了利用设计模板实现产品快速配置的设计方法。13为规范客户需求描述，在建立客户需求模型的基础上，以需求指标及其权重在模
12、板定义域范围内对相似实例进行匹配。产品的静态拓扑结构、约束关系和动态信息传递关系用有向图来表达，并将有向图分解为子图的形式来表示产品的多层结构关系。用图论和基于规则推理方法实现了产品的快速配置，并对配置结果进行客户满意度评价。余洋雄等人阐述了基于系列型谱的产品快速配置方法及产品系列型谱的建立和管理维护14。邱宏俊等人在分析了分形理论与产品配置设计之间关系的基础上,提出了将分形理论应用于产品配置设计的构想,构建了一种基于分形思想的产品配置元模型,设计了基于分形思想的产品族基本结构15。根据可配置元模型和基本结构,设计了一种基于分形迭代的产品配置求解方法,并给出了应用实例。张振青等人分析了现行配置
13、管理中存在的问题,提出了采用数据仓库技术的产品配置模型。16采用数据仓库技术作为产品配置的底层支持,给出了相应的产品配置体系结构,实现了基于数据仓库的产品配置设计系统,在规范化、标准化的产品资源基础上,进5行客户需求驱动的产品快速配置,可大大缩短产品开发周期,降低产品开发成本,提高所开发产品的质量。34产品配置应用国内工作及实例顾新建等开发了在线产品配置系统的设计目标，分析了在线产品配置系统的建立和应用两个循环过程，并对在线产品配置系统的各种案例进行了分析17。在此基础上开发了通用在线产品配置器。中科院研究所、浙江大学和大连理工大学共同承担的国家863重大攻关项目的研究成果，也己经初步应用于定
14、制型企业的产品设计。4产品快速配置的设计方法的发展动向和趋势面对激烈的市场竞争，用户对产品需求趋向多样化和个性化，制造企业必须利用有限的资源，为市场提供大量的、多样化的产品，以满足客户的需求。因此，大规模定制的生产方法已经成为制造业的大趋势，作为面向大批量定制的设计技术产品快速配置已经成为制造业的研究热点。对于涉及多个学科的产品，目前的配置设计的过程往往较为繁杂，效率低下，今后研究的趋势将是利用模块化的多学科知识网络作为定量分析与决策的依据，从而提高产品配置设计的效率。建立产品配置设计的评价指标体系和评价方法是今后配置设计的一个发展重点。18目前大批量定制的配置设计技术主要应用在机械产品领域，
15、加强其他制造业领域的应用也是产品配置设计方法发展的一个趋势。参考文献1丁薇，高建民,陈富民,吴垌沅面向大规模定制的产品配置设计研究机电产品开发与创新,2005,18（ZL）2PINEBJIIMASSCUSTOMIZATIONTHENEWFRONTIERINBUSINESSMBOSTONHARVARDBUSINESSSCHOOLPRESS19933STRATEGICHORIZONSLLPHOMEEB/OL4ANDERSONDMAGILEPRODUCTDEVELOPMENTFORMASSCUSTOMIZATIONHOWTODEVELOPANDDELIVERPRODUCTSFORMASSCUSTOM
16、IZATION,NICHEMARKETSJIT,BUILDTOORDERANDFLEXIBLEMANUFACTURINGMCHICAGOIRWINPROFESSIONALPUBLISHING,19972242305TSENGMMITCHELL,JIAOJIANXINDESIGNFORMASSCUSTOMIZATIONJANNALSOFTHE6CIRP,1996,4511531566万飞基于知识管理的电梯配置系统的研究与开发D大连大连理工大学20057徐永琳面向大规模定制的产品配置设计技术研究哈尔滨哈尔滨理工大学20098祁国宁，顾新建，谭建荣大批量定制技术及其应用M北京机械工业出版社20034
17、5243。9鲁玉军，纪杨建，祁国宁，等基于延迟设计分离点的订单设计型产品配置设计J浙江大学学报（工学版），2009,43（12）2231223610侯亮，王浩伦，贾鸿翅，等考虑企业资源配置的产品模块化规划J计算机集成制造系统，2009,15（9）1665167111高飞，肖刚，陈久军面向大批量定制的产品族设计方法的现状与趋势J计算机集成制造系统，2009,15（91665167112王云霞，汤文成面向大规模定制的产品族设计方法研究综述J机械制造，2004，21（6）1413陆长明，张立彬，蒋建东等基于设计模板的产品快速配置设计方法研究计算机集成制造系统，2009,15342543014余洋雄,郭钢,徐荣燕基于系列型谱的产品快速配置方法研究J机械制造，2007,45（512）121415丘宏俊，俞文静基于分形理论的产品配置设计研究企业管理与信息化，2009,3813192216张振青，曲展，方明基于数据仓库的产品配置模型研究西安石油大学学报（自然科学版,2005,202808317顾新建，杨志雄，朱万贵等在线产品配置器的研究和设计J中国机械工程，200314161394139618徐开元，徐武彬面向大批量定制的产品配置技术设计研究先进管理技术，2010,（9）1081117
