产品可拓配置变型与进化设计技术研究
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摘要
制造业面临市场需求的巨大变化。企业能否适应这一变化，很重要的一点就要看生产的产品能否满足客户的个性化需求。通过对产品功能需求的描述、需求分析，本文提出了产品可拓配置变型与进化设计方法与技术体系，系统地研究了产品功能需求驱动的建模方法，运用相似理论、可拓理论等，提出了面向产品配置变型的可拓产品族模型，实现产品可拓变型设计。全文体现了以功能需求为产品设计的源头和归结。本文提出的方法得到了应用验证并取得了较好的效果。
论文主要内容包括：
第一章在阐述制造企业环境发生变化与面临问题的基础上，分析了功能需求信息建模和产品配置变型设计等关键技术，着重介绍了基于配置的变型设计、基于结构替换的变型设计、基于进化的变型设计及基于相似原理的变型设计等研究现状，提出了有待进一步研究解决的问题，给出了本文主要研究内容和论文的组织结构。
第二章讨论了功能需求在产品设计与制造中的作用，阐述了产品功能需求信息的获取和建模方法。针对目前功能需求信息获取与描述方法的不足，建立了基于WEB的产品功能需求交互模型，通过对功能需求信息的模糊表达与映射，实现了模糊框架推理与基于规则的配置推理方法。
第三章对产品设计中产品模块和产品族进行定义，分析了产品族的功能以及产品族原理和产品族结构，分析了面向配置变型的设计(DFCV)的特点。在论述了产品族模型基本理论的基础上，提出了面向配置变型的产品族动态模型。
第四章提出了产品层次配置设计方法，将配置设计分为一级准配置和二级相似配置。建立配置知识的语义网络表示，通过一级准配置获得满足功能需求的产品结构组成树，二级相似配置获得组成树的相似件。提出基于物元理论构建可拓产品族并进行可拓产品配置设计的方法，拓展了传统的产品族的覆盖范围，扩大了产品配置变型设计的应用面。
第五章提出了产品配置与进化集成的方法，以结构单元为研究对象，系统论述了结构单元的分类和特征，提出了结构单元的进化运算方法，基于单元进行变结构与进化设计，以此为基础，并将进化设计结果进行关联，实现了产品的配置与进化设计的集成。提出了一种配置产品生产成本递归算法，满足对配置方案的快速选优需要。采用模糊数学方法，
Nowadays manufacturing is facing great change in market requirements. Whether can a company adapt to this reformation mainly depends on whether its product can successfully match customized demands. This thesis introduces a method and technology system for extendable product configuration transformation and evolutionary design. It systematically researches on modeling method based on product function requirements, and introduces product configurational transformation oriented extendable product family model through analogue theory and extension theory. This thesis highlights customer requirement that is the source and outcome of product design.
Principal contents including:
Chapter 1 firstly introduces the environment change and relevant problems of manufacturing enterprise. And then analyzes information modeling of customer requirements and key technology of product configurational transformation design. It mainly introduces transformation design based on configuration, transformation design based on structure substitution, transformation design based on evolution, and transformation design based on analogue principle. And then introduces problems that need further study and solution. This chapter figures out the research object and the literal frame of the entire thesis.
Chapter 2 analyzes the effect of function requirements in product design and manufacturing, and how to obtain and handle function requirement information. Aiming at the current problem of lacking means to obtain and describe requirement information, it establishes an interactive function requirement communication model based on WEB technology. It realizes fuzzy-frame concluding method and configurational inferring method based on regulations.
Chapter 3 defines the conceptions of product module and product family in product design process. It analyzes the functions, principles and structure of product family. It then analyzes the features of configuration-oriented transformation design. This chapter at last introduces the dynamic model of configurational transformation oriented product family following the discussion on fundamental of product family.
论文主要内容包括：
第一章在阐述制造企业环境发生变化与面临问题的基础上，分析了功能需求信息建模和产品配置变型设计等关键技术，着重介绍了基于配置的变型设计、基于结构替换的变型设计、基于进化的变型设计及基于相似原理的变型设计等研究现状，提出了有待进一步研究解决的问题，给出了本文主要研究内容和论文的组织结构。
第二章讨论了功能需求在产品设计与制造中的作用，阐述了产品功能需求信息的获取和建模方法。针对目前功能需求信息获取与描述方法的不足，建立了基于WEB的产品功能需求交互模型，通过对功能需求信息的模糊表达与映射，实现了模糊框架推理与基于规则的配置推理方法。
第三章对产品设计中产品模块和产品族进行定义，分析了产品族的功能以及产品族原理和产品族结构，分析了面向配置变型的设计(DFCV)的特点。在论述了产品族模型基本理论的基础上，提出了面向配置变型的产品族动态模型。
第四章提出了产品层次配置设计方法，将配置设计分为一级准配置和二级相似配置。建立配置知识的语义网络表示，通过一级准配置获得满足功能需求的产品结构组成树，二级相似配置获得组成树的相似件。提出基于物元理论构建可拓产品族并进行可拓产品配置设计的方法，拓展了传统的产品族的覆盖范围，扩大了产品配置变型设计的应用面。
第五章提出了产品配置与进化集成的方法，以结构单元为研究对象，系统论述了结构单元的分类和特征，提出了结构单元的进化运算方法，基于单元进行变结构与进化设计，以此为基础，并将进化设计结果进行关联，实现了产品的配置与进化设计的集成。提出了一种配置产品生产成本递归算法，满足对配置方案的快速选优需要。采用模糊数学方法，
Nowadays manufacturing is facing great change in market requirements. Whether can a company adapt to this reformation mainly depends on whether its product can successfully match customized demands. This thesis introduces a method and technology system for extendable product configuration transformation and evolutionary design. It systematically researches on modeling method based on product function requirements, and introduces product configurational transformation oriented extendable product family model through analogue theory and extension theory. This thesis highlights customer requirement that is the source and outcome of product design.
Principal contents including:
Chapter 1 firstly introduces the environment change and relevant problems of manufacturing enterprise. And then analyzes information modeling of customer requirements and key technology of product configurational transformation design. It mainly introduces transformation design based on configuration, transformation design based on structure substitution, transformation design based on evolution, and transformation design based on analogue principle. And then introduces problems that need further study and solution. This chapter figures out the research object and the literal frame of the entire thesis.
Chapter 2 analyzes the effect of function requirements in product design and manufacturing, and how to obtain and handle function requirement information. Aiming at the current problem of lacking means to obtain and describe requirement information, it establishes an interactive function requirement communication model based on WEB technology. It realizes fuzzy-frame concluding method and configurational inferring method based on regulations.
Chapter 3 defines the conceptions of product module and product family in product design process. It analyzes the functions, principles and structure of product family. It then analyzes the features of configuration-oriented transformation design. This chapter at last introduces the dynamic model of configurational transformation oriented product family following the discussion on fundamental of product family.
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