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面向大规模定制MC的产品族研发平台研究与实现

作　者: 成建兵
导　师: 陈杰
学　校: 南京理工大学
专　业: 工商管理
关键词: 大规模定制产品族参数化设计产品配置
分类号: F426.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

作为二十一世纪制造业发展的趋势,大规模定制的目的在于以大规模生产方式生产出满足客户需求的个性化产品,缩短产品交付周期、降低生产成本。产品设计是产品开发过程的重要环节,基于产品族的参数化设计是实现产品快速设计、降低产品成本的有效手段,也是企业实现大规模定制的关键技术。尽管在学界有不少相关的理论、方法和工具的研究,然而产品族设计未能在国内制造行业得到很好应用。本文以作者所在单位的Beam系列罐箱产品设计为背景,结合企业产品设计需求和产品族设计的相关理论和实现技术,借鉴并行工程的思想,力图研究和提出满足自身企业产品特点的产品族设计平台方案,并研究其实现的关键技术。论文分析了现行的设计方法和流程,指出目前的设计方法和平台存在的问题和局限性；研究了产品族设计方法主要研究内容及现状,产品平台和产品族的相关理论；产品族、参数化、模块化、应用配置模型理论,提出将产品族模型设计划分为产品族配置、产品族建模和面向客户需求的产品族配置求解三个步骤；从实现大规模定制角度出发,针对Beam系列罐箱产品设计研究提出产品族系统平台的架构,从系统功能实现需求、技术体系结构、客户个性化产品配置过程、系统关键技术等方面进行阐述。论文还对相关的关键技术开展了深入的研究：针对产品族模块划分问题,在复杂产品模块划分及识别上,采用自顶向下法,从功能、原理、结构三个角度,对模块划分进行定性分析,使得复杂模块划分效率及准确性得到提高。在模块划分基础上,使用关系依赖矩阵,对高度耦合且相互依赖的设计活动进行解耦,最大限度减少设计活动不必要的迭代(再设计),尽量缩短设计周期；针对模块间尺寸及装配关系表达,论文系统分析了模块之间依赖关系,并提出一种形式化语言,描述产品族中零部件的尺寸依赖、装配依赖、选配关系,其后给出对形式化语言的解析算法,对客户个性产品配置的用户需求及设计人员需求参数解析,得到满足个性产品配置的参数实例；针对产品族建模及参数驱动问题,采用Pro/E建模工具,使用Top-Down的建模思路,充分利用骨架、布局特性,对产品族进行建模,将产品配置阶段得到的配置结果通过布局将参数传递给骨架和零部件,并提供了模型隐含及再生的Web.Link程序实现办法。最后介绍运用以上关键技术,对Beam系列进行模块划分和解耦、参数依赖关系分析及表达,并以一个具体产品配置过程,说明个性化产品设计的快速配置的实现过程和方法。应用表明基于产品族的参数化设计方法和平台能够大大缩短产品设计周期,降低设计成本,对企业实现大规模定制具有十分重要的作用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题背景及来源  8-9
  1.2 MC和产品族设计理论简述  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
  1.4 本文主要研究工作  12-14
2 产品相关设计理论与方法  14-19
  2.1 产品设计理论基础  14-17
    2.1.1 新产品开发方式分类  14
    2.1.2 现代设计方法  14-15
    2.1.3 产品平台和产品族  15-16
    2.1.4 模块化分类方法  16-17
  2.2 面向产品族的定制设计流程  17-19
3 A公司现状、需求及平台总体设计  19-26
  3.1 A公司现状及需求  19-20
  3.2 总体设计目标  20
  3.3 系统功能结构  20-23
  3.4 系统技术体系架构  23-25
    3.4.1 网络拓扑结构  23-24
    3.4.2 技术架构  24-25
  3.5 产品设计工作流程  25-26
4 关键实现技术  26-48
  4.1 面向MC的产品族设计多约束模块划分和通用平台辨析  26-32
    4.1.1 产品族模块划分准则  26
    4.1.2 产品族模块划分步骤  26-28
    4.1.3 产品族模块划分评价及优化  28-31
    4.1.4 通用平台辨析  31-32
  4.2 设计约束关系  32-36
    4.2.1 设计约束关系分类  32-33
    4.2.2 设计约束关系分析及表示法  33-35
    4.2.3 产品族模型设计约束关系表示及解析  35-36
  4.3 产品族建模及参数驱动  36-39
    4.3.1 产品族建模参数传递思路  36-37
    4.3.2 使用布局传递参数  37-38
    4.3.3 使用数据共享方式实现数据传递  38
    4.3.4 两种数据共享方式的比较  38-39
  4.4 组件选配建模方式  39-41
    4.4.1 组件选配建模方式—多选1  39-40
    4.4.2 组件选配建模方式—多选多  40-41
  4.5 产品族模型驱动  41-48
5 产品族配置实现及效果  48-59
  5.1 Beam系列模块划分及优化  48-51
  5.2 罐体约束关系分析示例  51-53
  5.3 Bean系列产品配置过程  53-57
  5.4 产品族参数化设计平台效益分析  57-59
6 结论与展望  59-61
  6.1 主要结论  59
  6.2 未来展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录  65

面向大规模定制MC的产品族研发平台研究与实现

内容摘要

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