Study on an Configuration Framework for Product Family

In implementing mass customization, how to respond rapidly to customers’ requirements is a key problem. Configuration design is considered effective in early stage of product design. This paper studies a configuration method based on constraints and fuzzy decision for product family. The configuration method is evolved from constraint based product configuration. It employs fuzzy optimum selection in the reasoning process, which can select similar components when customers’ requirements can not be met precisely. In the configurator, product family is represented with GBOM(Generic Bill Of Material) and ACL(Article Characteristic List). Every node of GBOM has an ACL to list all instances of a component family. Constraints are attached to every node, which involves variable definition and constraints definition. In the reasoning process, constraint satisfaction and fuzzy optimum selection interact to search optimum solution. A prototype is developted to demonstrate how to run the configurator. The paper ends with a discussion of advantages, future work of the configuration method.

运用基元构建化妆品包装设计的产品族模型与设计流程

本研究旨在解决企业长期面临的问题,如高成本、长周期和创新不足,尤其是在客制化设计方面。为达成这一目标,采用创新的产品族建模方法和配置设计流程,引入基元理论应用于产品族设计和系统流程开发。通过研究需求域、功能域、技术域和结构域之间的映射关系,构建了四个关联模型。这些模型构成了产品族建模的机理和方法,形成了产品族设计的结构化和模块化配置设计过程。采用基元原理的产品族建模方法拓宽了产品族配置设计研究领域,并为企业在大规模定制生产模式下提升包装设计效率提供了有价值的模型方法参考。

大批量定制设计研究现状

大批量定制是制造业发展的必然趋势 ,任何生产方式都需要一定设计方法的支持 ,实现大批量定制所需要的设计方法称为大批量定制设计。该设计方法试图从设计流程、设计方法、支持技术等方面 ,以实现大批量定制为核心 ,对已有设计方法进行系统的整理和改进扩展 ,从而形成大批量定制生产模式下的设计理论体系。本文从上述三个方面对大批量定制设计的研究现状进行了分析 ,介绍了大批量定制设计的基本概念和设计流程的变化 ,讨论了大批量定制设计的基本方法 ,给出了实现大批量定制设计所需技术及发展现状。

面向大批量定制产品的快速设计系统的研究

为提高定制企业对市场的快速响应能力,需要建立大批量定制产品的功能-结构映射关系。本文分析了使用产品族体系组织产品设计资源的方法,提出了信息系统用来表达定制产品族设计知识的"三层次模型"及其实现过程,并在Unigraphics 及其知识融合UG/KF平台上采用KBE与CAD集成的方式,为电梯轿厢产品开发了以产品知识库为中心的集成化的快速设计系统。

大规模定制下的产品配置设计研究

研究了大批量定制下的基于产品族模型的产品配置设计,分析了从细分客户群中相同需求和不同需求映射到产品族的基本组成、可变因素和配置规则的过程.在此基础上,建立了产品族模型的通用结构.通用结构中的每个零部件都是一个独立对象,对象通过装配关系形成复杂的多层产品结构,这样每个零部件都能够方便的被其他零部件借用,以降低零部件的多样化.零部件被分为普通零部件和构件,普通零部件对应于产品族的基本组成,构件用来表达产品结构的可变因素.配置规则也被存储为对象并通过“与”、“或”、“非”的逻辑组合形成复合规则.因此本产品族模型能够充分反映客户需求,并且能够被计算机系统快速识别解析.开发了产品配置器软件系统,此软件系统支持采用基于C++标准格式的脚本程序、部分Visual扩展程序以及类SQL语言编写的配置规则,能够成功完成在具有千个节点以上的通用产品结构中匹配配置规则得到符合客户需求的产品结构实例的任务.目前此软件系统已经在汽车行业企业应用.

面向产品族设计的公共产品平台评价与决策

为合理、有效而全面地评价公共产品平台,提出了一种综合评价方法,建立了平台综合评价体系结构和基于层次分析法-加权灰色关联度方法的平台综合评价决策模型。将定性分析与定量分析相结合,使评价过程更具客观性,同时兼顾了指标间的关联性,并综合单项指标与多项指标两个方面对平台各阶段进行评价,以做出正确的平台决策。最后,通过冰箱平台的例子说明了该方法的有效性和可操作性。

面向大批量定制的公共产品平台研究

介绍了公共产品平台的概念和特征 ,探讨了基于公共平台的产品族设计方法 ,给出了面向大批量定制的公共平台体系结构框架及其形式化表达 ;探讨了企业在面向大批量定制设计中公共产品平台的开发策略 ,详细论述了公共平台开发中的关键技术 ,并对平台元素的粒度问题、平台的选择和评价 。

面向大批量定制的产品族设计方法的现状与趋势

根据各研究侧重点不同,将目前产品族设计的研究热点归纳为产品体系结构、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。然后,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。最后,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。

面向绿色设计的产品族规划

以实现大规模定制模式下的绿色设计为目标,将环境影响因素纳入产品族规划的考虑范畴,从拆卸性能、回收性能、环境影响以及经济性能4个方面对产品族内部结构单元的绿色性能进行量化分析.在对量化结果进行相关性分析的基础上,运用模糊聚类的方法对产品族结构单元实例进行归类处理,筛选出满足客户绿色性能需求的实例参与配置设计,给出一种面向绿色设计的产品族规划方法.最后以自动豆浆机产品族的规划为例,对文中方法进行了验证与分析.

面向细分市场的产品族规划方法及应用

为有效实现产品多样化和大规模定制,研究了概念设计阶段产品族的规划方法。鉴于客户对产品品质的需求及适应动态多变市场的需要,提出了为细分市场设计产品族的观点,定义了符合细分市场需求的产品族的规划范围和内容,探讨了根据客户对细分市场产品品质的总体要求,获得具有一定竞争优势的产品族最优规划方案的系统化方法。通过规划家用轿车这一具有复杂功构对应关系的产品实例,验证了该方法的有效性和实用价值。

面向用户的虚拟设计环境的研究

提出用特征语言对产品族结构进行建模的原理和方法,并结合相应的产品族结构模型进行了分析。在此基础上设计了产品配置器,构造了面向用户的虚拟设计环境的整体框架,并阐述了各组成部分的功能和实现方法。以仪器柜产品的设计和制造为实例实现了系统原型。

基于本体论和知识规则的大批量定制配置设计技术研究

在分析大批量定制模式下配置设计知识的基础上 ,规划面向产品族的配置设计本体、知识域及其属性 ,提出基于面向对象思想的产品配置设计模块。定义配置设计规则用于过程推理和配置知识演变 ,着重探讨了配置设计求解策略和实现算法。以配置设计知识模板为向导 ,实现配置设计方法的形式化表达 ,配置优化应遵循的原则。

大规模定制模式下绿色设计产品信息模型研究

为实现大规模定制模式下的绿色设计,基于产品配置技术,结合绿色产品设计方法,提出了绿色产品族的概念,并详细分析了其内部的继承关系。通过绿色产品族的三元组表述,建立了绿色产品族到零部件族的映射关系,抽象表述了基于继承的绿色产品族。在此基础上,给出了大规模定制模式下的绿色产品信息模型,详细分析了该信息模型对大规模定制模式下绿色设计的支持过程。最后,通过电冰箱产品的绿色设计进行了该信息模型的实例验证。

基于可调节变量的内圆磨床产品族设计

为了解决产品族设计中模块化设计方法存在的缺点 ,以基于可调节变量的产品族设计方法为基础 ,结合内圆磨床的特点 ,提出了基于可调节变量的内圆磨床产品族设计方法 ,给出了产品族设计流程 ,建立了内圆磨床产品族模型。该方法实现的关键是产品公共平台和可调因子的确定。设计过程中首先进行市场网格划分 ,并将市场细分网格和全部设计需求利用质量功能配置映射为设计变量 ;然后将组成产品族的产品设计变量利用相容决策支持问题划分为公共平台和可调因子 ,通过可调因子值的改变实现产品族设计 ;最后 ,应用该方法建立了M 2 110内圆磨床产品族模型 ,包括功能模型与结构模型 ,实现了面向大规模定制的内圆磨床产品族设计 。

面向大规模定制的配置设计技术研究

为了研究基于模块化产品族大规模定制的配置设计,探讨其实现方法,在分析大规模定制生产模式所具有的设计和定制分离过程特点的基础上,提出了基于产品族的配置设计过程及其方法。通过分析由零件族和装配体族构成的配置模型,建立了基于事物特性表的产品族组织方法;剖析了客户驱动的定制过程,形成了包含需求和工程两个处理环节的配置设计过程以及环节之间的映射方法;通过建立需求和工程配置模型,应用基于图表示的配置推理方法,实现了产品的定制配置。最后以自行车为例演示了配置设计方法。

面向产品族设计的通用平台多域辨识研究

针对产品通用平台的多域统一辨识问题,从产品结构、功能和用户需求的并行角度对产品通用平台辨识进行了研究。分别构建了产品结构域无向图模型、功能域有向图模型和需求域向量表模型。在此基础上,建立了产品通用平台辨识多约束耦合空间模型和对应的多约束耦合矩阵。把产品通用平台跨域统一辨识问题,转变为求多约束耦合空间一系列当量距离的问题。对当量距离进行综合排序后,根据企业生产能力和市场细分情况确定点的范围,形成优化的产品通用平台集合,使对产品通用平台辨识的模糊求解转变为定量化求解。最后,以轮式装载机为例,验证了各模型在产品通用平台辨识应用中的有效性。

基于MC环境的面向订单产品设计方法研究

针对大批量定制环境下的面向订单设计(ETO)产品,在分析其特点的基础上,给出了实现其大批量定制的产品开发设计系统框架,并对其中关键技术进行了研究。提出利用事物特性表技术进行面向产品族的模块化产品开发,建立基于产品族的产品主结构模型用于配置设计,建立基于零件族的零部件主模型用于变型设计,通过标准化和模块化等手段,使产品及其零部件的客户订单分离点后移,从而实现满足ETO产品快速设计的需要,在保证产品质量的同时,降低产品成本。以工业汽轮机汽缸为例说明了方法的可行性。

多目标约束环境下的模块化产品族设计方法研究

研究了在多目标约束环境下的产品族设计方法。针对产品族结构和设计特点 ,结合大批量定制设计(DFMC)、产品生命周期管理等思想 ,以功能、装配和成本约束为手段 ,以产品族核心平台 (product platform)的求解为设计目标 ,给出了模块化产品族设计方法。通过对各种约束的量化和定性分析 ,促进了产品族设计的合理性和有效性。

基于产品平台的大批量定制设计进程研究

为规划大批量定制设计进程,通过将产品平台定义为平台参数、定制参数和模块,提出了由产品族规划与产品族建模构成的产品平台规划进程,并根据客户需求变化类型及客户化程度的不同,对定制设计作了横向、纵向和综合的层次性分类,并据此进一步提出了基于产品平台的纵向定制设计进程。该设计进程在浙江省某摩托车制动器厂的信息化实践中得到了有效应用。

面向大批量定制生产的产品族设计技术综述

随着市场竞争的日益激烈,传统的大批量生产和单一的定制生产模式在激烈的市场竞争中已失去竞争优势,大批量定制生产模式,已成为制造业发展的必然趋势,它试图将大批量生产的高效率、低成本与定制生产灵活性、个性化的优势结合起来。开展产品族设计是实现大批量定制生产的有效途径。论述了大批量定制生产与产品族设计的关系,并对国内外有关产品族设计的文献进行了系统的整理和归类,提出了产品族设计系统框架,且对产品族设计的实现方法进行了介绍。