1、1毕业论文开题报告工业工程产品快速配置的设计方法研究1选题的背景与意义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如何更好地满足用户多样化、个性化的需求，营销模式也从传统的“以产品为导向”转变为“以客户为导向”。人们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。用户需求的多样化与个性化使得产品市场更加细化，产品生命周期更为缩短，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
2、益进行定制产品的生产。MC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，按照用户的个性化需求来定制产品。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、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。目前，大批量定制已经成为了企业经营的首选模式，而产品设计阶段决定了产品7080的
3、成本和特性，在产品生命周期中具有重要地位。因而针对产品快速配置的设计方法对于企业的生存和发展具有重要意义。2研究的基本内容与拟解决的主要问题研究基本内容鉴于目前产品快速配置对于企业的重要作用，本文将以“产品快速配置的设计方法研究”为题，阅读大量的文献，以研究目前的产品配置设计方法为重点，寻找个性化定制和大规模生产的结合点，研究针对客户定制，如何实现产品快速2配置的设计方法。拟解决的主要问题1对现有的部分产品快速配置方法进行研究、分类和总结。2分析现有产品快速配置方法的优势和局限性，寻找解决办法3研究的方法与技术路线课题研究方法文献研究法通过阅读大量的文献，来了解目前产品平台的设计方法和定义以及
4、现在的产品快速配置方法。调查法对目前企业所使用的产品配置方法进行调研。思维方法通过对课题的分析和综合，寻找个性化定制和打规模生产的结合点，研究针对客户定制，如何实现产品快速配置的设计方法。技术路线在完成课题研究任务时，将按以下步骤进行研究现有的课题相关资料，了解本课题发展的基本情况以及本课题发展的方向和趋势。通过查阅相关文献，了解当前专家和学者对于本课题的研究方法和动向。通过对课题所涉及内容的进一步深入研究，了解目前产品配置设计方法的原理和实施情况。了解目前各个设计方法的优势和局限性。综合前人的研究成果，通过分析比较，提出对现有的一些产品快速配置方法的改进意见。阐述优化方案的原理以及应用条件。
5、得出结论，并做出分析、评价。4研究的总体安排及进度结合该课题的具体情况，在研究的前期利用大量的时间阅读相关文献，认真3了解课题的意义，确立课题研究的目标和任务。在研究的中期分析、综合现在的研究成果，提出自己的观点。最后对观点进行进一步的充实和完善，完成论文的书写工作。计划进度14周完成开题报告、文献综述、外文翻译；56周撰写论文提纲；711周论文初稿；1213周完成毕业论文的撰写，提交毕业设计全部资料。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）2PINEBJIIMASSCUSTOMIZATIONTHENEWFRONTIERI
6、NBUSINESSMBOSTONHARVARDBUSINESSSCHOOLPRESS19933STRATEGICHORIZONSLLPHOMEEB/OL4ANDERSONDMAGILEPRODUCTDEVELOPMENTFORMASSCUSTOMIZATIONHOWTODEVELOPANDDELIVERPRODUCTSFORMASSCUSTOMIZATION,NICHEMARKETSJIT,BUILDTOORDERANDFLEXIBLEMANUFACTURINGMCHICAGOIRWINPROFESSIONALPUBLISHING,19972242305TSENGMMITCHELL,JIAOJ
7、IANXINDESIGNFORMASSCUSTOMIZATIONJANNALSOFTHECIRP,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200345243。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）16651
8、67111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4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
9、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）1081115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
10、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，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
11、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、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6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
12、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
13、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
14、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7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
15、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
16、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ALEXANDE
17、RFELFERNIG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8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,ORACLECONFIG
18、URATOR,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。33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
19、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
20、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9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,
21、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
22、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
23、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，加强其他10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）2PINEBJIIMASSCUSTOMIZATIONTHENEWFRONTIERINBUSINESSMBOSTONHARVARDBUSINESSSCHOOLPRESS19933STRATEGI
24、CHORIZONSLLPHOMEEB/OL4ANDERSONDMAGILEPRODUCTDEVELOPMENTFORMASSCUSTOMIZATIONHOWTODEVELOPANDDELIVERPRODUCTSFORMASSCUSTOMIZATION,NICHEMARKETSJIT,BUILDTOORDERANDFLEXIBLEMANUFACTURINGMCHICAGOIRWINPROFESSIONALPUBLISHING,19972242305TSENGMMITCHELL,JIAOJIANXINDESIGNFORMASSCUSTOMIZATIONJANNALSOFTHECIRP,1996,4
25、511531566万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200345243。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（9
26、1665167112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，112009,3813192216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，20
27、0314161394139618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）10811112本科毕业论文（20届）产品快速配置的设计方法研究摘要13摘要伴随着产品更新换代的加快，新产品的开发在产品生命周期中的作用显得越来越重要。大规模定制MASSCUSOTMZIATION，MC生产模式兼具大规模生产和定制生产的优势，既能够实现客制化的生产，又能维持较低的生产成本以及较短的交货期限。大规模定制以其独特的优势，将成为21世纪的主流生产模式。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、性能、
28、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。本文主要研究产品快速配置的设计方法，主要工作体现在以下方面1分析、总结、概述了大规模定制和产品配置的原理及研究现状。2总结了基于产品平台的产品配置设计。3阐述了产品平台的构建方法，并以榨汁机为实例分析了基于自底向上法的产品平台设计过程。4以榨汁机，刨冰机和料理机为实例对基于自底向上法的产品平台设计进行了改进，即对几个功能结构相似的不同产品建立共享平台。关键词大规模定制；模块化；产品配置；产品平台ABSTRACTWITHTHEPRODUCTCHANG
29、INGQUIEKERANDQUIEKERTHENEWPRODUCTDEVELOPMENTOCCUPIESMOREANDIMPORTANTANDPOSITIONWITHINTHELIFEPERIODOFPRODUCTMASSCUSTOMIZATIONMCCOMBININGTHEADVANTAGESOFCUSTOMIZEDPRODUCTIONANDMASSPRODUCTIONKEEPSTHERELATIVELYSMALLERPRODUCTIONCOSTAN14DRELATIVELYSHORTERDELIVERYTIMEWHILESATISFYINGTHEINDIVIDUALIZEDDEMNADSO
30、FCUSTOMERSMCWILLBETHEMAINSTREAMMODEOFPRODUCTIONINTHE21STCENTURYBECAUSEOFITSUNIQUEADVANTAGESCONFIGURATIONDESIGN,ASTHEDESIGNFORMASSCUSTOMIZATIONINTHEPRODUCTMASTERSTRUCTURE,PARTSOFTHEMASTERMODEL,BASEDONMATCHINGREQUIREDBYTHECLIENTPRODUCTMODELINDEPENDENTFEATURES,PERFORMANCE,STRUCTUREANDCOMPONENTPARTS,ORC
31、HANGECERTAINPARTSSTRUCTURE,SIZEANDOTHERATTRIBUTESPARAMETERS,BASEDONCONFIGURATIONRULES,FROMTHEDYNAMICMODELOFTHEPRODUCTSTRUCTURETOIDENTIFYASPECIFICPRODUCTTOMEETCUSTOMERDEMANDSTRUCTURETOQUICKLYDESIGNACUSTOMPRODUCTTHISPAPERSTUDIESTHEDESIGNMETHODFORRAPIDPRODUCTCONFIGURATION,THEMAINWORKINTHEFOLLOWINGAREAS
32、1ANALYZE,SUMMARIZE,ANOVERVIEWTHETHEORYANDRESEARCHSTATUSOFMASSCUSTOMIZATIONANDPRODUCTCONFIGURATION2SUMMARIZESTHEPRODUCTCONFIGURATIONBASEDONPRODUCTPLATFORMDESIGN3DESCRIBEDTHEMETHODOFCONSTRUCTINGTHEPRODUCTPLATFORM,ANDJUICERASANEXAMPLEANALYSISOFPRODUCTPLATFORMDESIGNPROCESSBASEDONBOTTOMUPMETHOD4TOJUICE,I
33、CEMACHINESANDFOODMACHINESASANEXAMPLEOFBOTTOMUPMETHODBASEDONPRODUCTPLATFORMDESIGNHASBEENIMPROVED,THATIS,FUNCTIONALSTRUCTURESIMILARTOSEVERALDIFFERENTPRODUCTSTOESTABLISHASHAREDPLATFORMKEYWORDSMASSCUSTOMIZATIONMODULARPRODUCTCONFIGURATIONPRODUCTPLATFORM目录摘要12目录141绪论161511课题研究的背景和意义1612主要研究目标及研究内容162大规模定制
34、及产品配置1821大规模定制生产18211制造业的发展历程18212大规模定制的基本概念19213大批量定制的基本原理1922产品配置设计概述203基于产品平台的产品快速配置设计研究现状2131模块化产品设计21311模块化产品设计的概念及特征21312模块化产品设计的发展历程21313模块化产品设计的研究现状2232模块化的定义、划分、重构23321模块化的定义23322模块化的划分25323模块化的重构2633产品配置平台27331产品平台的概念27332产品平台的特点28333产品平台的框架29334产品平台的构建29335产品平台设计模式的优势30336产品平台设计模式的风险31337
35、产品平台设计研究现状324基于自底向上法的产品平台设计及改进3441基于自底向上法的产品平台设计过程3542对基于自底向上法的产品平台设计的改进365总结40参考文献41致谢错误未定义书签。161绪论11课题研究的背景和意义在21世纪的今天，科技发展日新月异，市场环境也与以前有了重大的区别，企业的营销模式已经从传统的产品导向发展到如今的客户导向。如何满足客户个性化、多样化的需求成为企业间竞争的主战场。现如今客户对产品的需求不仅仅是质量好、价格低，更重要的是能满足他们客制化的需要。大规模定制生产MASSCUSTOMIZATION，简称MC就是在这样的情况下应运而生的，它结合了两种以前看来是背道而
36、驰的生产方式大规模生产和定制生产两者的优点，以大规模生产的效率生产定制产品。产品配置设计是目前大规模定制中的研究热点，其特点是能够充分有效地利用目前已有的设计资源，快速地提供产品实例。产品配置设计是一种面向大规模定制的设计技术，他的主要思想是让客户通过网络技术、平台技术等媒介自主选配所需要的产品功能、性能、零部件组成以及结构等，或者通过改变零部件、产品模型的属性参数，再根据配置的规则，从动态的结构模型之中选择或衍生出一个能够满足客户个性需求的产品模型以及它的具体结构参数，从而快速的设计出客户所需的定制产品1。大规模定制生产做为目前较为先进的生产经营模式，也成为许多企业的首推经营模式。有调查指出
37、，一个产品一半以上的成本决定于产品的设计阶段，可以说，产品的设计是产品生命周期中具有决定性的环节。因而针对产品快速配置的设计方法对于企业的生存和发展具有重要意义。12主要研究目标及研究内容本文主要研究产品快速配置的设计方法，主要工作体现在以下方面1分析、总结、概述了大规模定制和产品配置的原理及研究现状。2总结了基于产品平台的产品配置设计。3阐述了产品平台的构建方法，并以榨汁机为实例分析了基于自底向上法的产品平台设计过程。4以榨汁机，刨冰机和料理机为实例对基于自底向上法的产品平台设计进17行了改进，即几对个功能结构相似的不同产品建立共享平台。182大规模定制及产品配置21大规模定制生产211制造
38、业的发展历程制造业是为了满足人类对生活、生产、文化科技等需要而产生和发展起来的。伴随着人类历史的不断发展，制造业也不断发展。最早的制造业是制造狩猎用的木棒和石器，工业革命以前。制造业的主要形式是家庭作坊和手工工场，采用的是单件生产方式，生产出的产品无论从数量还是质量上都远不能满足市场需求，因而，生产主要解决的是产品有无的问题。18世纪60年代开始的第一次工业革命诞生了机械化生产，制造业的生产方式发生了根本性的变化，出现了工厂制度。在工厂制度下，生产主要是以及其生产为主的小批量生产，依靠机器和产业工人的劳动来进行生产。与手工业生产相比，它的生产效率大大的提高，产品产量大幅提升，质量也有了很大的改
39、善。此时，生产出的产品仍不能满足日益增长的市场需求。19世纪60年代，以电力、电机和内燃机的发明为标志的第二次工业革命，又一次的促进了制造业的飞跃。同时，机械化生产技术逐步成熟和完善，逐步实现制造业的机械化生产。对生产自动化的追求，进一步的提高了生产的效率，扩大了生产规模。20世纪初，亨利福特和斯隆创立了大批量定制生产方式，用它取代了欧洲企业领先好几个世纪的单件小批量生产模式，福特公司的T型车因此称霸全球，这是制造业的又一次大变革。随后，以电子技术的代表的高新技术进入了急速发展的阶段，制造业迎来了一次更为深刻的变革，为了迎接这种变革，虚拟制造，数字化制造等新的生产方式陆续被提出。随着计算机技术
40、、先进制造技术等的高新技术的快速发展，企业按照客户的个性需求进行定制的实施成为可能。客户可以通过网络平台去选择和配置自己需要的客制化产品，企业则通过产品设计、制造和销售领域的资源重复利用来降低客制化产品的成本，以接近大批量生产的成本生产出客制化产品。这就是大批量定制生产，大批量定制生产兼具大批量生产和定制生产的优势。近些年来，大批量定制生产得到了快速发展，成为21世纪制造业的主流生产方式。19212大规模定制的基本概念大规模定制的雏形最早由出现在未来的冲击一书中，ALVINTOFFLER在书中设想了一种类似于大规模定制的生产方式。大规模定制的具体提出是在未来的理想生产方式一书中。大规模定制生产
41、具有的优势有以下几点1企业生产的产品为个性化的定制产品；2企业生产的产品能够应对快速变化的市场环境；3生产成本较低，生产过程和产品质量能够连续改善。总的来说，大批量定制结合了大批量生产的低成本、高质量、生产周期短以及定制生产满足客户个性化需求的特点，有利于企业在当前竞争激烈的市场中占据主动。213大批量定制的基本原理大批量定制的基本原理包括以下三点，即相似性原理，重用性原理和全局性原理。21相似性原理产品的设计和制造过程中存在着许多相似性，包括结构相似性、过程相似性等等。大规模定制的最重要的地方就是识别和利用大量在产品设计和制造过程中存在的相似之处，再利用标准化、系列化的方法来减少产品结构的不
42、同，提供整个制造过程以及零部件的可重用性。2重用性原理在客制化产品中存在着大量可以重组和可以重用的单元包括可重复利用的零部件和可重复利用的制造过程。通过采用标准化、模块化和系列化的方法，充分发掘并利用这些单元，将定制产品的生产制造问题通过产品重组和制造过程重组转化为或部分转化为大批量生产问题，从而以低成本、高质量、较短的交货期生产出个性化的产品，支持大批量定制生产的实现，充分重用零部件的附加值。例如，美航的SABRE系统、西门子公司的工业汽轮机、美国电话电报公司的手机，他们成功的原因在于，这些产品和过程非常规范地被分解成最小的可重复单元。产品和产品的生产过程被按照一定的规则拆分成了很小的可重复
43、单元，在此基础上，通过组合、衍生出大量的产品。3全局性原理大规模定制的实施是一个系统工程，它具有较大的复杂性和很高的难度系20数，它不仅与管理技术制造技术有关，还关系到人们的价值观以及思维方式。因此为了成功实施大批量定制，必须要对上述的几方面有全面的思索。大规模定制可以从敏捷制造、虚拟制造等吸收有益的思想，另外大规模定制还有几种非常重要的思想和方法，如产品全生命周期管理等。22产品配置设计概述产品配置是大批量定制过程中实现客户订单快速设计的重要手段，也是使产品定制的过程由变型设计上升到适应性设计的一种有效的方法。产品配置可以定义为依据预先定义的零部件集合及它们互相之间的约束关系，通过合理组合，
44、形成客制化产品的设计过程。产品配置过程以用户需求作为输入流，经过零部件结构、功能的配置，输出一个配置方案，这个方案可以用于制造和使用3。用户需求指的是由用户对产品功能的期望经过转化形成的产品的功能以及属性，而它的最终目标是找出一个可行的产品配置方案，这个方案既能满足约束条件，又符合客户的个性化需求。在产品配置设计的理论和方法研究方面，LAVENEY提出了基于知识的配置管理思想，其中采用了描述版本选择和版本约束规则的描述语言；SONINEN4针对产品配置过程提出了一种基于规则的配置知识描述语言，对产品配置的主要概念给出了形式化定义；谭建荣等5提出了基于产品功能结构单元的产品配置模板来完成对客户配
45、置需求的快速响应，给出了产品配置模板的信息模型和配置求解策略，并且通过引入配置设计知识的混合表达方法以适应复杂机械产品的设计需求。另外，他们还针对可配置产品和产品族的特点，提出一个基于GBOM的产品配置模型一GFCM6，详细地分析了模型中配置单元的构成、划分、约束关系的表达等问题。在产品配置设计技术的应用研究中，目前己经产生了一系列的商业化产品配置器，如丰田汽车公司开发的汽车在线定制系统，客户可以在该系统的支持下对顶棚、车轮、转向盘、座椅、车身、车门等选项进行选择，以配置出个性化的轿车设计方案7；中科院软件研究所、浙江大学以及大连理工大学共同承担的国家863重大攻关项目研究成果已经初步应用于杭
46、州气轮机有限公司、南京金城集团等定制生产企业的产品设计中。213基于产品平台的产品快速配置设计研究现状31模块化产品设计311模块化产品设计的概念及特征模块化设计发源于欧洲，20世纪初首先在德国的一个家具公司诞生了最早的按模块化原理进行设计的产品。随后，该设计原理和方法在更多行业得到了广泛的应用。20世纪20年代“模块化设计”概念被正式提出。模块化设计方法有别于传统设计方法，主要表现在（1）模块化设计面向产品系列而传统设计针对某一专项任务（2）模块化设计是标准化的设计而传统设计是专用性的特定设计（3）模块化设计过程是由上而下而传统设计过程是由下而上的（4）模块化设计属于组合化设计而传统设计属于
47、整体化化设计（5）模块化设计需要系统的理论支撑而传统设计主要靠设计者的经验（6）模块化设计的产物可以是产品或者模块，而传统设计的产物只是产品。312模块化产品设计的发展历程作为目前十分先进设计方法，模块化思想的萌芽却早在古代的时候就已经出现了。300年前欧洲城墙砖的长、宽、高比例为632，砖长相当于2倍的砖宽或3倍的砖高，这些城砖即为构成城墙的基本模块元。产品的模块化设计开始于20世纪初，英国的一家家具厂设计的底座和顶板可以选择的柜子是最早的按照模块化的设计方法所设计的产品之一。此后，模块化设计被多个行业所采用。20世纪中叶，欧美专家正式、系统地提出了“模块化设计”概念。这种设计方法开始逐渐得
48、到重视。随着各行业专家学者的深入研究，其理论以及应用技术的发展和完善，模块化设计成为了各类机械产品设计中广泛采用的一种现代化的设计方法。模块化设计最早是针对机床产品的设计所提出来的。20世纪80年代，依托于机电产品的系列化开发和生产，模块化设计理论的研究得到了长足的发展。我国的模块化设计起步比较晚，但在不断的发展中也取得了一些成果杭州汽轮机厂通过引进德国西门子公司的技术在模块化系列产品开发中取得了显著的效益；上海市机床研究所通过合理的规划和组织，在短时间内完成了13个品种的机床设计和制造。除此之外，机电等其他行业也开始采用22模块化设计的方法。313模块化产品设计的研究现状产品模块化设计包括模
49、块创建和模块配置两个过程。模块创建是模块化设计的基础和前提，模块配置是模块化设计的实施过程。模块创建的主要工作是把产品分解成以模块为单位的基本单元，模块配置的主要工作是对模块组合进行评价以及最终配置出客户需要的个性化产品。1模块创建目前有很多的学者着重于解决模块创建问题，但现有方法大多都以聚类分析或启发式的方法来进行分析和设计，缺乏利用其他方法的模块创建方案，且大多为解决单一产品的模块化设计。李立新7总结了目前模块创建方法，现归纳如下斯通等人提了出了一种启发式的模块创建方法，这种方法以三流（包括信号流、物料流和能量流）作为基础，根据支配性流、分支流和转换传输流这三种判断准则来对模块进行规划；G
50、U探讨了零部件之间的关系，归纳了影响模块化设计的因素，把它们进行归一化处理之后，得到了一个最终的模块创建方案。这种方法的缺点在于模块生成结果较为松散，这是由它的优化数学模型往往只追求零部件间相似度的最大化，却少有考虑它们之间的公用性而造成的。KUSIAK提出一种启发式图解法来分析产品模块化的结构，以辨别组件共享型模块化、总线型模块化与组件互换型模块化。SALHIEH将模块化的设计过程分解为四个阶段，通过中位模型进行零部件的聚类分析，并考虑零部件之间的特征指标关联程度，用矩阵的方法分析零部件之间的相似度。这种方法的局限性在于它只考虑到零部件之间的关系，而且计算非常复杂。TSAILTLZ等人对模块
