產(chǎn)品快速配置的設計方法研究【畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　產(chǎn)品快速配置的設計方法研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 工業(yè)工程

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b><

3、;/p><p>　　摘要：伴隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，新產(chǎn)品的開發(fā)在產(chǎn)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(chǎn)模式兼具大規(guī)模生產(chǎn)和定制生產(chǎn)的優(yōu)勢，既能夠實現(xiàn)客制化的生產(chǎn)，又能維持較低的生產(chǎn)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世紀的主流生產(chǎn)模式。</p><p>　　產(chǎn)品配置設計，作為面向大規(guī)模定制的設計技術，在產(chǎn)品主結

4、構、零部件的主模型的基礎上，由客戶自主選配所需的產(chǎn)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(shù)，依據(jù)配置規(guī)則，從動態(tài)產(chǎn)品結構模型中確定一個滿足客戶需求的具體產(chǎn)品結構，以快速設計出定制產(chǎn)品。</p><p>　　本文主要研究產(chǎn)品快速配置的設計方法，主要工作體現(xiàn)在以下方面：</p><p>　　分析、總結、概述了大規(guī)模定制和產(chǎn)品配置的原理及研究現(xiàn)狀。</p&

5、gt;<p>　　總結了基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品配置設計。</p><p>　　闡述了產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品平臺設計進行了改進，即對幾個功能結構相似的不同產(chǎn)品建立共享平臺。</p><p>　　關鍵詞：大規(guī)模定制；模塊化；產(chǎn)品配置；

6、產(chǎn)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 life period of product. Mass Customization(MC) combining t

7、he advantages of customized production and mass production keeps the relatively smaller production cost and relatively shorter delivery time while satisfying the individualized demnads of customers. MC will be the mainst

8、ream mode of production in the 21st century because of its unique advantages.</p><p>　　Configuration design, as the design for mass customization in the product master structure, parts of the master model,

9、based on matching required by the client product model independent features, performance, structure and component parts, or change certain parts structure, size and other attributes parameters, based on configuration rul

10、es, 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><p>　　This paper studies the design method for rapi

11、d product configuration, the main work in the following areas:</p><p>　　1.Analyze, summarize, an overview the theory and research status of mass customization and product configuration.</p><p>　

12、　2.Summarizes the product configuration based on product platform design.</p><p>　　3.Described the method of constructing the product platform, And juicer as an example analysis of product platform design pr

13、ocess 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 has been improved, that is, functional structure simila

14、r to several different products to establish a shared platform.</p><p>　　Key words：Mass customization; modular; product configuration; product platform</p><p><b>　　目錄</b></p>

15、<p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題研究的背景和意義1</p><p>　　1.2主要研究目標及研究內(nèi)容1</p>

16、<p>　　2 大規(guī)模定制及產(chǎn)品配置3</p><p>　　2.1大規(guī)模定制生產(chǎn)3</p><p>　　2.1.1制造業(yè)的發(fā)展歷程3</p><p>　　2.1.2大規(guī)模定制的基本概念4</p><p>　　2.1.3大批量定制的基本原理4</p><p>　　2.2產(chǎn)品配置設計概述5</

17、p><p>　　3 基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品快速配置設計研究現(xiàn)狀6</p><p>　　3.1模塊化產(chǎn)品設計6</p><p>　　3.1.1模塊化產(chǎn)品設計的概念及特征6</p><p>　　3.1.2模塊化產(chǎn)品設計的發(fā)展歷程6</p><p>　　3.1.3模塊化產(chǎn)品設計的研究現(xiàn)狀7</p><p

18、>　　3.2模塊化的定義、劃分、重構8</p><p>　　3.2.1模塊化的定義8</p><p>　　3.2.2模塊化的劃分10</p><p>　　3.2.3模塊化的重構11</p><p>　　3.3產(chǎn)品配置平臺12</p><p>　　3.3.1產(chǎn)品平臺的概念12</p>&l

19、t;p>　　3.3.2產(chǎn)品平臺的特點13</p><p>　　3.3.3產(chǎn)品平臺的框架14</p><p>　　3.3.4產(chǎn)品平臺的構建14</p><p>　　3.3.5產(chǎn)品平臺設計模式的優(yōu)勢16</p><p>　　3.3.6產(chǎn)品平臺設計模式的風險17</p><p>　　3.3.7產(chǎn)品平臺設計研究

20、現(xiàn)狀17</p><p>　　4 基于自底向上法的產(chǎn)品平臺設計及改進20</p><p>　　4.1基于自底向上法的產(chǎn)品平臺設計過程20</p><p>　　4.2對基于自底向上法的產(chǎn)品平臺設計的改進21</p><p><b>　　5 總結26</b></p><p><b>

21、;　　參考文獻27</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><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(jīng)從傳統(tǒng)的產(chǎn)品導向發(fā)展到如今的客戶導向。

22、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(xiàn)如今客戶對產(chǎn)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(chǎn)(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(chǎn)方式——大規(guī)模生產(chǎn)和定制生產(chǎn)兩者的優(yōu)點，以大規(guī)模生產(chǎn)的效率生產(chǎn)定制產(chǎn)品。 </p><p>　　產(chǎn)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

23、充分有效地利用目前已有的設計資源，快速地提供產(chǎn)品實例。產(chǎn)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(wǎng)絡技術、平臺技術等媒介自主選配所需要的產(chǎn)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(chǎn)品模型的屬性參數(shù)，再根據(jù)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能夠滿足客戶個性需求的產(chǎn)品模型以及它的具體結構參數(shù)，從而快速的設計出客戶所需的定制產(chǎn)品[1]。</p><p>　　大規(guī)

24、模定制生產(chǎn)做為目前較為先進的生產(chǎn)經(jīng)營模式，也成為許多企業(yè)的首推經(jīng)營模式。有調查指出，一個產(chǎn)品一半以上的成本決定于產(chǎn)品的設計階段，可以說，產(chǎn)品的設計是產(chǎn)品生命周期中具有決定性的環(huán)節(jié)。因而針對產(chǎn)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>　　1.2主要研究目標及研究內(nèi)容</p><p>　　本文主要研究產(chǎn)品快速配置的設計方法，主要工作體現(xiàn)在以下方面：</p

25、><p>　　(1)分析、總結、概述了大規(guī)模定制和產(chǎn)品配置的原理及研究現(xiàn)狀。</p><p>　　(2)總結了基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品配置設計。</p><p>　　(3)闡述了產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品平臺設計進行了改進，

26、即幾對個功能結構相似的不同產(chǎn)品建立共享平臺。</p><p>　　大規(guī)模定制及產(chǎn)品配置</p><p>　　2.1大規(guī)模定制生產(chǎn)</p><p>　　2.1.1制造業(yè)的發(fā)展歷程</p><p>　　制造業(yè)是為了滿足人類對生活、生產(chǎn)、文化科技等需要而產(chǎn)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

27、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(chǎn)方式，生產(chǎn)出的產(chǎn)品無論從數(shù)量還是質量上都遠不能滿足市場需求，因而，生產(chǎn)主要解決的是產(chǎn)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(chǎn)，制造業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生了根本性的變化，出現(xiàn)了工廠制度。在工廠制度下，生產(chǎn)主要是以及其生產(chǎn)為主的小批量生產(chǎn)，依靠機器和產(chǎn)業(yè)工人的勞動來進行生產(chǎn)。與手工業(yè)生產(chǎn)相比，它的生產(chǎn)效率

28、大大的提高，產(chǎn)品產(chǎn)量大幅提升，質量也有了很大的改善。此時，生產(chǎn)出的產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)技術逐步成熟和完善，逐步實現(xiàn)制造業(yè)的機械化生產(chǎn)。對生產(chǎn)自動化的追求，進一步的提高了生產(chǎn)的效率，擴大了生產(chǎn)規(guī)模。</p><p>　　20世紀初，亨利福特和斯隆

29、創(chuàng)立了大批量定制生產(chǎn)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(chǎn)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，數(shù)字化制造等新的生產(chǎn)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

30、戶的個性需求進行定制的實施成為可能。客戶可以通過網(wǎng)絡平臺去選擇和配置自己需要的客制化產(chǎn)品，企業(yè)則通過產(chǎn)品設計、制造和銷售領域的資源重復利用來降低客制化產(chǎn)品的成本，以接近大批量生產(chǎn)的成本生產(chǎn)出客制化產(chǎn)品。這就是大批量定制生產(chǎn)，大批量定制生產(chǎn)兼具大批量生產(chǎn)和定制生產(chǎn)的優(yōu)勢。近些年來，大批量定制生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，成為21世紀制造業(yè)的主流生產(chǎn)方式。</p><p>　　2.1.2大規(guī)模定制的基本概念</p>

31、<p>　　大規(guī)模定制的雛形最早由出現(xiàn)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(chǎn)方式。大規(guī)模定制的具體提出是在《未來的理想生產(chǎn)方式》一書中。</p><p>　　大規(guī)模定制生產(chǎn)具有的優(yōu)勢有以下幾點：</p><p>　　(1)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品為個性化的定制產(chǎn)品；</p><p>　　(2)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠應

32、對快速變化的市場環(huán)境；</p><p>　　(3)生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)過程和產(chǎn)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(chǎn)的低成本、高質量、生產(chǎn)周期短以及定制生產(chǎn)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(jù)主動。</p><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

33、原理和全局性原理。[2]</p><p><b>　　(1)相似性原理</b></p><p>　　產(chǎn)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(chǎn)品設計和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(chǎn)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><

34、p><b>　　(2)重用性原理</b></p><p>　　在客制化產(chǎn)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(chǎn)品的生產(chǎn)制造問題通過產(chǎn)品重組和制造過程重組轉化為或部分轉化為大批量生產(chǎn)問題，從而以低成本、高質量、較短的交貨期生產(chǎn)出個性化的產(chǎn)品，支持大批量定制生產(chǎn)的實現(xiàn)，充

35、分重用零部件的附加值。例如，美航的SABRE系統(tǒng)、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(chǎn)品和過程非常規(guī)范地被分解成最小的可重復單元。產(chǎn)品和產(chǎn)品的生產(chǎn)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(chǎn)品。</p><p><b>　　(3)全局性原理</b></p><p>　　大規(guī)模定制的實施是一個系

36、統(tǒng)工程，它具有較大的復雜性和很高的難度系數(shù)，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(chǎn)品全生命周期管理等。</p><p>　　2.2產(chǎn)品配置設計概述</p><p>　　產(chǎn)品配置是大批量定制過程中實現(xiàn)客戶訂

37、單快速設計的重要手段，也是使產(chǎn)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(chǎn)品配置可以定義為:依據(jù)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(chǎn)品的設計過程。產(chǎn)品配置過程以用戶需求作為輸入流，經(jīng)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和使用[3]。</p><p>　　用戶需求指的是由用戶對產(chǎn)品功能的期望經(jīng)過轉化形成的產(chǎn)品的功能以及屬性，而它的最終目標

38、是找出一個可行的產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品配置過程提出了一種基于規(guī)則的配置知識描述語言，對產(chǎn)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(chǎn)品功能結構單元的產(chǎn)品配置模板來完成對客戶配置需求

39、的快速響應，給出了產(chǎn)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(chǎn)品的設計需求。另外，他們還針對可配置產(chǎn)品和產(chǎn)品族的特點，提出一個基于GBOM的產(chǎn)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><p>　　在產(chǎn)品配置設計技術的應用研究中，目前己經(jīng)產(chǎn)生了一系列的商業(yè)化產(chǎn)品配置器，如:豐田汽車公司開發(fā)的汽車在線定制系統(tǒng)，客

40、戶可以在該系統(tǒng)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(jīng)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(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品設計中。</p><p>　　基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品快速配置設計研究現(xiàn)狀</p><p>　　3.1模塊化產(chǎn)品設計</p>

41、<p>　　3.1.1模塊化產(chǎn)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(chǎn)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。模塊化設計方法有別于傳統(tǒng)設計方法，主要表現(xiàn)在: </p><p>　?。?）模塊化設計面向產(chǎn)品系列而傳統(tǒng)設計針對某一專

42、項任務:</p><p>　?。?）模塊化設計是標準化的設計而傳統(tǒng)設計是專用性的特定設計;</p><p>　　（3）模塊化設計過程是由上而下而傳統(tǒng)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傳統(tǒng)設計屬于整體化化設計:</p><p>　?。?）模塊化設計需要系統(tǒng)的理論支撐而傳統(tǒng)設計主要靠設計者的經(jīng)驗</

43、p><p>　?。?）模塊化設計的產(chǎn)物可以是產(chǎn)品或者模塊，而傳統(tǒng)設計的產(chǎn)物只是產(chǎn)品。</p><p>　　3.1.2模塊化產(chǎn)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(jīng)出現(xiàn)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(chǎn)品的模塊化設計開始

44、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(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)品設計中廣泛采用的一種現(xiàn)代化的設計方法。模塊化設計最早是針對機床產(chǎn)品的設計所

45、提出來的。</p><p>　　20世紀80年代，依托于機電產(chǎn)品的系列化開發(fā)和生產(chǎn)，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(chǎn)品開發(fā)中取得了顯著的效益；上海市機床研究所通過合理的規(guī)劃和組織，在短時間內(nèi)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>

46、;<p>　　3.1.3模塊化產(chǎn)品設計的研究現(xiàn)狀</p><p>　　產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品。</p><p><b>　　(1)模塊創(chuàng)建</b

47、></p><p>　　目前有很多的學者著重于解決模塊創(chuàng)建問題，但現(xiàn)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(chǎn)品的模塊化設計。李立新[7]總結 了目前模塊創(chuàng)建方法，現(xiàn)歸納如下：</p><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(jù)支配性流、分支流和轉換傳輸

48、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(shù)學模型往往只追求零部件間相似度的最大化，卻少有考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(chǎn)品模塊化的結構，以辨別組件共享

49、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(lián)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

50、計的復雜性得到模塊形成的最優(yōu)方式。</p><p>　　目前對產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品配置的模塊創(chuàng)建方案。</p><p><b>　　(2)模塊配置</b></p><p>　　在產(chǎn)

51、品的模塊配置研究方面，F(xiàn)uj1ta[8]研究了產(chǎn)品全生命周期的生產(chǎn)成本構成，并采用0一1整數(shù)規(guī)劃方法來描述模塊組合過程中的匹配特性，以系統(tǒng)運行的總成本為優(yōu)化目標，運用模擬退火對成本數(shù)學模型求解，得到了在客戶需求驅動下的模塊化產(chǎn)品最優(yōu)配置方案;徐燕申等[9]詳細地總結和回顧了國內(nèi)外關于產(chǎn)品模塊化基本概念及其工業(yè)應用現(xiàn)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>&l

52、t;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(chǎn)品的規(guī)劃和變型配置工作;顧新建等[1]從滿足MC生產(chǎn)需求的角度出發(fā)，對包括模塊化制造系統(tǒng)在內(nèi)的幾種制造系統(tǒng)進行了比較，并對模塊化制造系統(tǒng)的特點、設計方法和在中國的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(shù)控加工中心模塊概念設計系統(tǒng)，提出了按照模塊實例類型和實例參數(shù)來描述模塊實例的方法，論述了

53、數(shù)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(xiàn)有的模塊配置方法只考慮了以模塊化結構組合的最終產(chǎn)品，沒有充分兼顧到客戶需求因素對模塊化產(chǎn)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(chǎn)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化計算機輔助設計系統(tǒng)，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>

54、<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(tǒng)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

55、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>　?。╨）把產(chǎn)品的物理結構之間的相互影響程度降到最小。</p><p>　?。?）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

56、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(tǒng)分析規(guī)劃中，應該采用適當?shù)姆椒▽φ麄€設計過程中的每個部分，特別是產(chǎn)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>

57、　　舒赫[11]從功能—設計參數(shù)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(chǎn)生，這種結果以產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的形式表現(xiàn)，并滿足預定的需求，其方法是選擇適當?shù)脑O計參數(shù)，完成從功能需求域到設計參數(shù)域的映射。</p><p>　　賈延林[13]認為:“模塊化設計是在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產(chǎn)品，以滿

58、足市場不同需求的設計方法?！?lt;/p><p>　　勞俊[14]等人認為，模塊化設計是綜合考慮系統(tǒng)對象，把系統(tǒng)按功能分解成不同用途和性能的模塊，并使之接口標準化，選擇不同的模塊(必要時設計部分專用模塊)迅速組成各種要求的系統(tǒng)的一種方法。</p><p>　　童時中[15]從系統(tǒng)論角度定義模塊化為:為取得最佳效益，從系統(tǒng)觀點出發(fā)，研究產(chǎn)品(或系統(tǒng))的構成形式，用分解和組合的方法，建立模塊系統(tǒng)，

59、并運用模塊組合成產(chǎn)品(或系統(tǒng))的全過程。</p><p>　　施進發(fā)、梁錫昌[16]認為，機床模塊化設計是將機床上同一功能的單元設計成具有不同用途或性能的、可互換選用的模塊，根據(jù)市場需要拼成具有不同性能特點的機床。</p><p>　　胡維剛[17]認為，模塊是一組同時具有相同功能和相同結合要素，而具有不同性能或用途甚至不同結構特征但能互換的單元。并進一步指出模塊化設計是基于模塊的思想，將

60、一般產(chǎn)品設計任務設計成模塊化產(chǎn)品方案的設計方法。它包括兩方面的內(nèi)容:模塊創(chuàng)建和模塊綜合。</p><p>　　對上面所提到的模塊化設計的思想進行比較，我們可以發(fā)現(xiàn):模塊化設計的思想可以分為兩種:一是保羅和貝茲、烏爾里克、舒赫提出的強調產(chǎn)品功能域與結構域(或物理域)映射的模塊化方法;二是賈延林、童時中、施進發(fā)、梁錫昌和勞俊等人提出的從系統(tǒng)觀點出發(fā)，著重強調產(chǎn)品功能劃分和模塊組合的模塊化設計的思想?？偠灾?，這兩類方

61、式都是突出了產(chǎn)品結構與功能的分析和重組。</p><p>　　3.2.2模塊化的劃分</p><p>　　模塊化設計的原則是爭取以少數(shù)的模塊組成盡可能多產(chǎn)品，并在滿足基本要求的基礎上使產(chǎn)品精度更高、性能更穩(wěn)定、結構更簡單、成本更低廉，且模塊結構也應該盡量簡單、規(guī)范，模塊間的聯(lián)系盡可能的簡單。因此，如何科學地劃分模塊是模塊化設計中非常重要的一項工作，要使制造管理方便，具有較大靈活性，避免組合

62、時產(chǎn)生混亂，又要考慮該模塊系列將來的擴展和向專用、變型產(chǎn)品的延伸，因此模塊劃分是否合理對模塊化產(chǎn)品的性能、以及模塊的通用程度和成本都有很大影響。</p><p><b>　　模塊劃分指標：</b></p><p>　　（1）通用性:所謂模塊劃分的通用性指標就是指模塊劃分對于現(xiàn)有產(chǎn)品的依賴程度。</p><p>　　(2)可操作執(zhí)行性:可操作執(zhí)行

63、性就是對該原則在對產(chǎn)品進行模塊劃分時的指導性如何。</p><p>　?。?）模塊的繼承性:即該劃分原則，是否考慮到現(xiàn)有產(chǎn)品相對成熟的部分單獨組成模塊。所謂模塊的繼承性是指劃分模塊是是否考慮到了現(xiàn)有產(chǎn)品相對成熟的部分。</p><p>　?。?）面向產(chǎn)品的全生命周期性:即該劃分原則是否考慮到產(chǎn)品到底是面向生命周期的哪個階段進行模塊劃分。</p><p><b&

64、gt;　　模塊柔性劃分：</b></p><p>　　近些年來，國內(nèi)外對產(chǎn)品功能模塊劃分方法的研究己經(jīng)取得了一定的進展，劃分方法大致可分為兩類:一類是基于用戶需求的模塊劃分方法；一類是面向產(chǎn)品全生命周期的模塊劃分方法。</p><p>　　(1)基于客戶需求的模塊劃分方法</p><p>　　屬于“基于顧客需求的模塊劃分方法”范疇里的研究比較多。如基于質

65、量屋矩陣的模塊劃分方法，基于功能流模型的模塊劃分方法等。</p><p>　　基于客戶需求的模塊劃分方法一般從獲取顧客的需求出發(fā)，通常通過市場調研、問卷調查等方式獲取客戶的需求，再通過QFD等方法將用戶的直觀需求轉化成產(chǎn)品設計的要求;以此為基礎進行產(chǎn)品總功能的分解，建立用戶需求和工程性能之間的關系矩陣;并通過矩陣計算求解，再參考模塊劃分原則以實現(xiàn)模塊的劃分和分組。</p><p>　　(2

66、)面向生命周期的模塊劃分</p><p>　　產(chǎn)品設計者在對產(chǎn)品進行模塊劃分的時候，往往會根據(jù)指定的意圖從不同角度進行思索，由于思索問題的側重點的區(qū)別，將會得到不同的模塊劃分方案。雖然設計者進行模塊劃分的意圖千差萬別，但是從產(chǎn)品生命周期的角度來考慮，這些不同劃分意圖都是針對生命周期中一個或多個特定階段。因此，可以根據(jù)模塊劃分所面向的產(chǎn)品生命周期中的具體階段，把模塊劃分分為面向設計的模塊劃分、面向制造的模塊劃分、面

67、向裝配的模塊劃分、面向使用和維修的模塊劃分以及面向回收的模塊劃分[18]。</p><p>　　3.2.3模塊化的重構</p><p>　　模塊重構的目的是使制造企業(yè)在面臨環(huán)境變化時，可以選擇合適的資源進行匹配，包括系統(tǒng)邏輯重組和系統(tǒng)物理重組。系統(tǒng)邏輯重組是指動態(tài)地完成控制系統(tǒng)的重組；系統(tǒng)物理重組是指對設備的添加、減少和替換。通過改變物理設備和邏輯系統(tǒng)可以改變系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，靈活快速地完成

68、多樣化的生產(chǎn)任務。</p><p>　　通過模塊的組合得到的制造系統(tǒng)可能有多個可行的方案，選擇最優(yōu)方案是模塊化設計必然要面對的一個問題。制造設備和產(chǎn)品的可重構性對系統(tǒng)的設計以及選擇都有重要意義。通過從整體上考慮經(jīng)濟效益、加工性能和可維修性等因素，形成一個對綜合制造設備可重構性的評價，對于指導模塊的選擇、重構具有重要的意義，可以選擇與要求相適應的系統(tǒng)，提高制造設備的利用率，從一系列的可行方案中選擇出能達到最佳效果的

69、方案。</p><p>　　將制造設備進行模塊化劃分是模塊化制造的第一步，但實踐中用戶所感興趣的對象并非這些模塊，而是能夠滿足產(chǎn)品工藝需求的制造設備方案。這就需要研究如何對已有模塊進行重構。</p><p>　　可重構是指可重新組合或重新布置?？芍貥嬓灾傅氖且环N可以按照規(guī)劃和設計規(guī)定的變化，利用模塊、子系統(tǒng)和組元的更替、重排、剪裁和革新等手段來對系統(tǒng)進行重新組合、更新或改變系統(tǒng)的輸出量，以

70、迅速響應市場變化。可重構是實施快速響應制造、增強企業(yè)市場競爭力的重要手段。</p><p>　　對可重構的概念進行分析之后我們發(fā)現(xiàn)，如果一個系統(tǒng)要實現(xiàn)模塊化的重構，那么它必須擁有以下的特點：</p><p>　　(1)建立在產(chǎn)品模塊化的基礎上。只有實現(xiàn)硬件和軟件的模塊化，并考慮各個模塊的界面的標準化，才能根據(jù)需要在原有系統(tǒng)中進行增減模塊，改變它的生產(chǎn)功能以及生產(chǎn)能力，快速配置出符合要求的制

71、造系統(tǒng)；</p><p>　　(2)系統(tǒng)需要具有彈性的、可調整的組織結構。不但可以通過動態(tài)地增加或減少加工設備進行系統(tǒng)級別的重組，也可以通過更改加工設備的硬件或者控制軟件進行系統(tǒng)重構；</p><p>　　(3)應該具有經(jīng)濟的，能夠應對未知事件的能力。可重構制造系統(tǒng)應該充分考慮對現(xiàn)有資源的利用，而不是去推翻原有的制造系統(tǒng)，這樣可以用較為經(jīng)濟的手段達到滿足客戶需求的效果；</p>

72、<p>　　(4)提出產(chǎn)品模塊重構的一個重要根據(jù)是希望生產(chǎn)制造過程能夠有對快速變化的市場環(huán)境作出準確的應對的能力，即模塊化的可重構性要求生產(chǎn)制造過程擁有快速構造的能力，因而我們要求產(chǎn)品的本身構造可以在比較短的時間內(nèi)完成。這種方法建立在充分利用現(xiàn)有資源的基礎上，前提是已經(jīng)存在關于設計目標的功能元，而且基本的結構模塊已經(jīng)確立。</p><p><b>　　3.3產(chǎn)品配置平臺</b>

73、</p><p>　　3.3.1產(chǎn)品平臺的概念</p><p>　　產(chǎn)品平臺是近年來的一個新興概念，上世紀90年代以來的典型的例子有：索尼公司的不同型號的隨身聽都共享類似的錄音機構:施樂公司采用模塊化平臺生產(chǎn)出不同種類的打印機以滿足不同用戶的需求；柯達基于同一產(chǎn)品平臺開發(fā)出4種針對不同細分市場的一次性相機系列產(chǎn)品。在汽車行業(yè)，美國汽車業(yè)三巨頭福特、通用以及克萊斯勒等都是基于同一產(chǎn)品平臺開發(fā)

74、同種級別不同品牌的汽車。產(chǎn)品平臺的概念經(jīng)歷了下述發(fā)展過程:</p><p>　　(l)一組通用的零件、部件以及模塊，通過它們可以持續(xù)有效地開發(fā)和派生出變型產(chǎn)品。</p><p>　　(2)橫跨一系列的產(chǎn)品范圍，涉及到企業(yè)核心技術的通用零部件的集合。</p><p>　　(3)一組產(chǎn)品共享的資產(chǎn)集合。主要包括零部件、工藝、知識和人力資源等。Syerand Lehner

75、d認為產(chǎn)品平臺的基礎并不是平臺本身，而是構建開發(fā)的模塊以及共享的通用件和技術。其中模塊也不僅僅是物理部件，還應該包括核心技術、工藝、制造資源以及類似于工業(yè)設計和品牌類的營銷特征。</p><p>　　(4)一組由若干子系統(tǒng)和通用接口構成的，可以連續(xù)地開發(fā)和延伸的產(chǎn)品平臺。包括設計平臺、客戶平臺和品牌平臺等?？梢哉f，產(chǎn)品平臺的本質是一系列物理模塊與非物理模塊的集合，通過這些模塊以衍生出不同的產(chǎn)品。利用產(chǎn)品平臺可以有

76、效、便捷地派生出一系列產(chǎn)品，增加產(chǎn)品品種，滿足不同細分市場需要以及迅速變化的市場需求；同時，面向產(chǎn)品平臺能夠實現(xiàn)工藝、技術的重用以及技術轉移，從而避免了不必要的重復設計，有效地降低了新產(chǎn)品創(chuàng)新的風險以及開發(fā)成本，降低零件庫存等；除此之外，產(chǎn)品平臺還有利于企業(yè)形象的塑造以及產(chǎn)品認知度的提高。</p><p>　　產(chǎn)品平臺技術從差異化需求出發(fā)，通過復雜的信息映射，通過產(chǎn)品族設計規(guī)劃過程的各階段，實現(xiàn)客戶群需求的工程特

77、征轉化，最終形成能夠反映企業(yè)核心技術的產(chǎn)品平臺以及滿足客戶差異化需求的產(chǎn)品族結構。</p><p>　　3.3.2產(chǎn)品平臺的特點</p><p>　　(1)產(chǎn)品平臺是共同要素</p><p>　　產(chǎn)品平臺是整個系列產(chǎn)品采用的共同要素，尤其是在工作環(huán)境和決定性技術的集合。產(chǎn)品平臺的基礎構成就是決定性技術。通常情況下，產(chǎn)品族或者一個系列的產(chǎn)品的最低共同標準就是產(chǎn)品平臺。

78、與此同時，產(chǎn)品平臺是通過一系列的產(chǎn)品來實現(xiàn)的，因而，這些要素并不一定要是完整的。產(chǎn)品平臺主要是基于產(chǎn)品規(guī)劃、決策和戰(zhàn)略思考的一種要素定義。</p><p>　　(2)主要面向未來用戶的需求</p><p>　　產(chǎn)品平臺是一個介于市場和企業(yè)之間的平臺，它不但能引領用戶對現(xiàn)有產(chǎn)品的需求，而且能夠面向未來用戶的需求。企業(yè)一方面將多樣化的市場需求轉變?yōu)榇硇缘漠a(chǎn)品，利用產(chǎn)品平臺對各種代表性的產(chǎn)品進

79、行過濾和篩選，一方面以篩選出的各種代表性的產(chǎn)品為平臺的基礎進行再設計、再開發(fā)，最終產(chǎn)生滿足市場需求的產(chǎn)品。</p><p><b>　　(3)具有可擴展性</b></p><p>　　產(chǎn)品平臺的使用壽命可以通過不間斷的改進來延長和擴展。比如，個人電腦通過處理器的換代來改進性能，這就延長的平臺的生命周期；又比如微軟公司通過DOS平臺的擴展開發(fā)出了windows系統(tǒng)，擴展

80、了平臺的應用范圍。</p><p>　　(4)是單一產(chǎn)品、特別是產(chǎn)品族的基礎</p><p>　　雖然所有產(chǎn)品都具有某種程度的獨特性，但它們都與該產(chǎn)品平臺的共同特征相關聯(lián)。生命周期決定產(chǎn)品換代的劃分新一代的產(chǎn)品源于新的平臺，而不是單一產(chǎn)品，平臺的生命周期在被新的具有竟爭力的平臺代替時結束。產(chǎn)品平臺與產(chǎn)品開發(fā)不同，產(chǎn)品更新導致利潤的變動，而新的產(chǎn)品平臺可能導致企業(yè)從具有一個完整產(chǎn)品代的市場中

81、退出，而進入另一個市場空間。</p><p>　　(5)與單個產(chǎn)品開發(fā)相比，產(chǎn)品平臺的開發(fā)具有長期性。</p><p>　　據(jù)調查資料顯示，開發(fā)一個新的產(chǎn)品平臺的成本是在現(xiàn)有平臺基礎上開發(fā)一個系列的新產(chǎn)品的5—10倍。</p><p>　　3.3.3產(chǎn)品平臺的框架</p><p>　　從零部件定制屬性的角度來劃分，產(chǎn)品平臺的構成模塊可分為公共

82、模塊、定制模塊和相關的知識[19]。公共模塊表現(xiàn)產(chǎn)品模塊的共同點，客戶定制模塊表現(xiàn)產(chǎn)品族的區(qū)別。以下的三元組可以較好的表示產(chǎn)品平臺:</p><p>　　PP=(CMS，SSS，KS)</p><p>　　其中：PP代表產(chǎn)品平臺；CMS代表公共模塊集；SSS代表定制模塊集；KS代表知識體系。</p><p>　　公共模塊集包含通用模塊和一般模塊兩部分。通用模塊指的是

83、不需要經(jīng)過變型就可以直接使用的模塊；一般模塊指的是使用前需要通過一定的變型設計后才可以使用的非定制模塊。定制模塊集則是指結構和參數(shù)需要按照客戶的需求進行變型設計的模塊。知識體系指的是整個產(chǎn)品平臺構架的理論基礎，包括約束、配置規(guī)則等。</p><p>　　產(chǎn)品族模型主要可以分為三個域，即結構域、功能域和技術域。</p><p>　　結構域描述產(chǎn)品模塊的結構，它是對產(chǎn)品具體結構的知識化表達。&

84、lt;/p><p>　　功能域源自產(chǎn)品的設計基本要求和客戶需求，是產(chǎn)品設計的基礎，它是對產(chǎn)品所具有的功能和性能的表達。</p><p>　　技術域包含設計約束，設計知識表達等方面，它是產(chǎn)品設計技術和解決方法的集合。</p><p>　　3.3.4產(chǎn)品平臺的構建</p><p>　　(1)產(chǎn)品平臺構建的基本模型</p><p&g

85、t;　　對單一的產(chǎn)品進行設計，這是傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計的做法，設計師通過對已經(jīng)解決的方案的變型來實現(xiàn)產(chǎn)品的設計。單一產(chǎn)品設計的本質是一個多目標約束優(yōu)化問題。單一產(chǎn)品設計的最小優(yōu)化模型可以表示如下：</p><p>　　基于產(chǎn)品平臺的設計是面向一族產(chǎn)品的設計，不能只考慮單一產(chǎn)品時的設計方，需要考慮整個產(chǎn)品族中的各個產(chǎn)品。同樣，在設計過程中需要考慮客戶需求、技術需求和其它約束條件。與單個產(chǎn)品設計相比，基于產(chǎn)品平臺的設計不但

86、要優(yōu)化產(chǎn)品平臺本身，而且要優(yōu)化設計基于平臺配置的產(chǎn)品。因此，基于產(chǎn)品平臺的設計的最小優(yōu)化模型可表示如下:</p><p>　　優(yōu)化模型是產(chǎn)品和產(chǎn)品平臺相統(tǒng)一的抽象模型優(yōu)化實例，它分為兩層，外層是對產(chǎn)品平臺的優(yōu)化，內(nèi)層則是對某一個產(chǎn)品的優(yōu)化實例。因此，基于產(chǎn)品平臺的優(yōu)化設計方法可以分為兩個步驟，首先是最外層的產(chǎn)品平臺層級的優(yōu)化，以完善產(chǎn)品平臺；然后按照優(yōu)化后的產(chǎn)品平臺，構建基于產(chǎn)品平臺的旨在滿足具體設計條件的內(nèi)層優(yōu)

87、化模型。</p><p>　　(2)產(chǎn)品平臺的構建思路</p><p>　　在產(chǎn)品族中，產(chǎn)品平臺是指為多個變型產(chǎn)品所共享的，由一個或幾個核心模塊構成的集合，構建產(chǎn)品平臺就是對各個構成模塊進行分析并確定構成產(chǎn)品族的核心模塊的過程。</p><p>　　構建產(chǎn)品平臺的目的是既要滿足客戶的個性化要求，又要保持產(chǎn)品的通用性實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。產(chǎn)品平臺的開發(fā)是公共模塊集、定制模塊集

88、和知識體系三個組成要素的構建。因此，公共模塊集、定制模塊集的構建是產(chǎn)品平臺開發(fā)的核心。知識體系支撐產(chǎn)品平臺能夠快速、高質量地配置出滿足客戶需求的產(chǎn)品。</p><p>　　產(chǎn)品平臺構建的三要素是知識體系、定制模塊集和公共模塊集。知識體系的主要作用是對產(chǎn)品平臺的設計提供理論支持，定制模塊集和公共模塊集則是產(chǎn)品平臺開發(fā)的核心。</p><p>　　3.3.5產(chǎn)品平臺設計模式的優(yōu)勢：</p

89、><p>　　(1)縮短設計周期，降低開發(fā)成本</p><p>　　基于產(chǎn)品平臺的設計模式，在產(chǎn)品平臺的基礎上進行再次開發(fā)，只需要關注客戶的個性化需求，考慮技術差異因素，對平臺產(chǎn)品的某些部分進行變型和延伸，不需要進行全面的設計工作。在當今CAD/CAM技術廣泛應用的前提下，這一優(yōu)勢愈發(fā)明顯。</p><p>　　(2)降低制造成本，提高產(chǎn)品質量</p>&

90、lt;p>　　基于產(chǎn)品平臺的系列化產(chǎn)品在性能上有所差異，但組成產(chǎn)品的模塊和零部件有許多相同點，因而，大批量制造或者采購這些零部件時，規(guī)模經(jīng)濟效益明顯；產(chǎn)品模塊的生產(chǎn)工藝相似度很高，可以共享加工設備，減少了固定投資，也有利于提高員工生產(chǎn)中的操作熟練度進而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)的成本，提高產(chǎn)品的質量。這些優(yōu)點在多品種，小批量的產(chǎn)品生產(chǎn)中優(yōu)勢尤其明顯。</p><p>　　(3)更好的滿足客戶的個性化需求，在競爭

91、中充分占領細分市場。</p><p>　　現(xiàn)代企業(yè)必須要意識到，由于客戶的需求越來越趨向于個性化，用單一的產(chǎn)品，如以前的福特T型車這樣的產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足客戶的多樣化需求。企業(yè)需要開發(fā)出外形、性能各異的產(chǎn)品，以滿足特定細分市場的需求，只有這樣企業(yè)采用贏得競爭優(yōu)勢，產(chǎn)品平臺模式能很好的解決這一矛盾。</p><p>　　(4)可以大幅的較少產(chǎn)品開發(fā)中大量重復工作</p><

92、p>　　基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品設計主要通過對已有模塊的組合、派生、變型設計來開發(fā)新產(chǎn)品，這大大減少了開發(fā)中站絕大部分的低水平重復設計工作。</p><p>　　(5)可以提升設計知識的集成度</p><p>　　產(chǎn)品平臺的知識集成使得企業(yè)對少數(shù)高水平員工的依賴性降低，減少了員工流動對于企業(yè)技術實力的影響。</p><p>　　(6)使企業(yè)的設計工作標準、規(guī)范<

93、;/p><p>　　產(chǎn)品平臺的標準化、系列化、規(guī)范化設計有利與設計人員對產(chǎn)品的生產(chǎn)、維修和更新。</p><p>　　3.3.6產(chǎn)品平臺設計模式的風險</p><p>　　產(chǎn)品平臺設計模式已經(jīng)越來越多的受到學者們以及企業(yè)的關注，它的諸多優(yōu)點每每被提及，然而它的風險型卻很少受到企業(yè)的廣泛關注，在相關的文獻以及著作中也極少被提及[20]。</p><p&

94、gt;　　一般來說，在產(chǎn)品設計的初期階段，設計基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品要比設計獨立的產(chǎn)品花費更多的時間、投入更多的經(jīng)費，并且使得產(chǎn)品進入市場的時間延后，進而影響到投資的回收效率，這意味著基于產(chǎn)品平臺的設計模式并不是在任何市場、任何產(chǎn)品的設計中適用。產(chǎn)品平臺的設計一般需要較高的固定投資，因此它在低端產(chǎn)品領域并不是非常適合，很容易引起設計過度，造成資源浪費。據(jù)豪澤爾公司多年的研究數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)品平臺確實可能會對企業(yè)的盈利產(chǎn)生負面影響。因此，產(chǎn)品平臺

95、設計以及在何時更新產(chǎn)品平臺的設計方法等領域都需要進一步的研究和探索。</p><p>　　3.3.7產(chǎn)品平臺設計研究現(xiàn)狀</p><p>　　在產(chǎn)品平臺的設計方法研究領域，目前有幾種不同的方法。</p><p><b>　　(1)成組技術方法</b></p><p>　　成組技術的設計方法由Hyde于1981年提出。成組

96、技術發(fā)源于上世紀初的歐洲，“成組技術”一詞最早出現(xiàn)在1959年，隨著上世紀70年代微機技術的興起，成組技術被廣泛應用。</p><p>　　成組技術[23]的原理就是尋找不同產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中的相似性，依照一定的規(guī)則把他們進行分類、并創(chuàng)建成組，這樣做之后，同組的產(chǎn)品和生產(chǎn)過程可以采用類似的工藝去處理，使得企業(yè)效益得到提高。</p><p>　　成組工藝是指對于結構、工藝相似的部件按照相同的

97、流程進行統(tǒng)一的加工，這樣可以擴大生產(chǎn)的規(guī)模，減少部件的品種，最終達到提高生產(chǎn)效率、擴大生產(chǎn)的目的。成組工藝是成組技術的核心。</p><p>　　在成組技術的結果是在一部件族(組)基礎上，根據(jù)一定的規(guī)則將若干部件族(組)聯(lián)接，以組成產(chǎn)品平臺。</p><p>　　成組技術最終達到的結果是在建立起一個個部件組的基礎上，按照成組規(guī)則將一系列的部件組鏈接起來，組成產(chǎn)品平臺。</p>

98、<p><b>　　(2)安德森法</b></p><p>　　安德森在1997年提出這樣一種簡單實用的方法，即通過對大量產(chǎn)品進行調查分析，確定零部件的利用率，從而找出共享部件[23]。圖3.2是利用Patero圖確定共享零部件的例子。</p><p>　　圖3.2 Patero圖</p><p>　　圖中橫坐標上方的折線表示每個零

99、部件的年利用數(shù)，橫坐標下方的折線表示采用某零部件的產(chǎn)品總數(shù)，綜合考慮兩條折線，利用率高的零部件即為共享零部件，如圖所示，其中部件1一定為共享部件，部件3也可以定為共享部件。</p><p><b>　　(3)斯通法</b></p><p>　　斯通在1999年提出了基于現(xiàn)有產(chǎn)品功能分析的定量功能模型的產(chǎn)品族設計法[24]。此方法分為四個步驟:</p>&

100、lt;p>　　a.根據(jù)用戶的需求確定各個產(chǎn)品的分功能，建立各個產(chǎn)品的功能結構圖。</p><p>　　b.根據(jù)主流原則、支流原則以及轉換/傳輸流原則確定各產(chǎn)品在功能結構圖中的模塊。</p><p>　　c.評估產(chǎn)品族的功能模塊是否能夠滿足用戶的需求。</p><p>　　d.確定各個產(chǎn)品的共享模塊，建立產(chǎn)品平臺。</p><p>　　(

101、4)Dahmus法</p><p>　　Dahmus[23]等人提出了現(xiàn)有建立產(chǎn)品平臺的方法，其方法主要有如下5個步驟:</p><p>　　a.繪制己有各個相關產(chǎn)品的功能結構圖。</p><p>　　b.找出各產(chǎn)品的功能結構圖的異同之處，繪制產(chǎn)品族的功能結構圖。</p><p>　　c.建立模塊性矩陣(Modularstymatrsx)。&

102、lt;/p><p><b>　　d.確定產(chǎn)品平臺。</b></p><p><b>　　(5)PPCEM法</b></p><p>　　PPCEM法是自頂向下法的代表[25]。該方法使用市場細分網(wǎng)格來確定出適當?shù)谋壤蜃?，依此擴展產(chǎn)品平臺，來滿足一定范圍的性能需求，完成產(chǎn)品族的個性模塊以及產(chǎn)品平臺的參數(shù)設計。其主要步驟如下：&

103、lt;/p><p>　　a.建立市場細分網(wǎng)格，依此確定適當?shù)谋壤蜃印?lt;/p><p>　　建立市場細分網(wǎng)格，依此確定決定產(chǎn)品性能的主要參數(shù)A，根據(jù)計算公式、方程等分析確定與A關系最為密切的參數(shù)B作為比例因子。</p><p>　　b.確定己知參數(shù)、設計參數(shù)和系統(tǒng)約束參數(shù)的范圍和設計參數(shù)的計算公式、方程等。</p><p>　　c.建立一個有效地

104、模型。當建立一個相對簡單的模型并不需要重大的投資，但計算量比較大的時候，可以選擇建立模型。</p><p>　　d.建立多目標決策模型。一個多目標決策模型主要包含下面的幾條內(nèi)容：已知條件、所求參數(shù)、滿足條件、最小化。</p><p>　　E.對多目標決策模型進行求解。</p><p>　　綜合上面所提到的各種方法，我們可以將產(chǎn)品平臺的設計方法分為以下的兩大類:自底向

105、上法和自頂向下法。</p><p>　　斯通所提出的方法以及Dahmus提到的方法都屬于自底向上的方法，這些方法的主要內(nèi)容大多為對已有的產(chǎn)品進行分析和重新設計，從而創(chuàng)造出更具有競爭力的產(chǎn)品系列。它們都是在分解產(chǎn)品功能結構的基礎上，通過對功能模塊的修改和衍生開發(fā)出系列產(chǎn)品，實現(xiàn)基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品族設計。這其中需要解決的問題是：產(chǎn)品族模塊如何劃分。因而這種方法適合可分性優(yōu)良的產(chǎn)品。這種方法的局限性在于它需要以現(xiàn)有的產(chǎn)

106、品為參考基礎，只有在同類產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出來的情況下這種設計方法才能實現(xiàn)。 </p><p>　　自頂向下法的主要思路是基于各種優(yōu)化方法，通過改變其中一個或幾個設計參數(shù)，依此建立可移動平臺，滿足不同顧客和市場的需求。這其中需要解決的問題是:在己知的一組產(chǎn)品的設計參數(shù)中，怎么樣確定哪些參數(shù)作為產(chǎn)品平臺參數(shù)，哪些參數(shù)作為非平臺參數(shù)。自頂向下法中最具有代表性的是PPCEM法。自頂向下法的局限在于它只適用于產(chǎn)品族中產(chǎn)品

107、變量不多的情況，而且基于優(yōu)化方法的自頂向下法一般只能優(yōu)化大規(guī)模定制產(chǎn)品的一個性能指標，然而多數(shù)大規(guī)模定制產(chǎn)品需要優(yōu)化的指標往往有多個。</p><p>　　由上述分析可知:自底向上法是設計產(chǎn)品平臺的基礎方法，在此基礎之上可以應用自頂向下法對設計進行憂化。</p><p>　　基于自底向上法的產(chǎn)品平臺設計及改進 </p><p>　　在科學技術急速發(fā)展的今天，企業(yè)生存

108、發(fā)展的前提是想方設法響應快速變化的市場環(huán)境。據(jù)全球領先的管理咨詢公司——麥肯錫公司的一項研究，如何一個新產(chǎn)品的推出推遲六個月，那么在最初的5年里的利潤會降低1/3之多，而如果新產(chǎn)品在預定時間內(nèi)推出，但預算超額1/2的話，利潤僅僅減少4%。現(xiàn)代市場需要企業(yè)提供大量的個性化產(chǎn)品，許多企業(yè)在這一方面進行了有益的探索，基于此，基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品創(chuàng)新模式應運而生。</p><p>　　產(chǎn)品平臺是一組零部件集和共享設計方案的