供应商参与典型汽车产品开发的若干关键优化理论与技术研究

摘要

随着当前全球经济竞争日趋激烈，新产品设计规划理论已经成为制造企业赢得市场竞争的重要因素，它推动企业以最短的时间开发出高质量、低成本、较高顾客满意度的新产品。供应商参与产品开发的模式开始率先在全球跨国公司应用，例如，通用、波音等世界著名的制造商己在全球范围内采取与其供应商合作共赢的战略，提供优惠的政策让供应商参与产品的开发和创新过程。目前，在汽车产品的早期规划开发阶段，国内的汽车整车企业选择有实力的零部件供应商参与规划和开发，通过基于互联网的供应链信息系统平台对零部件供应商进行技术指导与管理，使其成为面向全球的供应商，不断开拓新型汽车产品，扩大消费群体，共同提高汽车产品在全球市场上的竞争力。
　　 本文以供应商参与汽车产品开发过程为研究背景，以中级轿车产品系统为研究对象，在定性分析供应商的层次关系以及参与产品开发方式的基础上，挖掘供应商品质与顾客需求的关联规则，构建供应商的质量屋，进行轿车传动系统的零部件质量规划。研究了求解约束优化问题的智能算法策略和约束处理机制，建立了轿车总成系统的可靠性优化和复杂性装配优化问题的理论模型。实验的结果为整车厂商选择战略供应商和优化总成系统的资源提供了参考依据。研究成果及核心内容归纳如下五个方面：
　　 （1）研究供应商参与下汽车产品的开发方式。分析了供应商参与汽车产品开发的顾客需求、汽车零部件和供应商等因素间的相互关系，建立了供应商参与下汽车产品的质量模型。在供应链信息系统数据库基础上建立供应商的品质特性与顾客需求的关联规则，确定了供应商的品质特性集，作为供应商信誉度的评价因素集。应用层次分析的方法确定各品质特性的重要度权重。
　　 （2）以中级轿车产品传动系统为研究对象，开展供应商参与下的零部件的质量规划工作。应用质量功能展开的方法构造轿车传动系统的顾客需求质量屋，把顾客需求权重转化为传动系统的技术特性权重。构建了供应商的质量屋，对供应商的质量屋的组成进行详细描述，并通过关系矩阵，把零部件供应商的品质特性权重转化为传动系统的工程技术特性权重，修正了工程技术特性的权重。以轿车传动系统零部件权重规划为实例，对供应商参与下和传统质量规划两种情况的权重进行比较。
　　 （3）研究了智能优化算法的策略和约束处理机制，作为可靠性优化、装配优化模型求解的算法基础。以粒子群算法作为研究对象，提出了局部双向链接的四相邻节点的环型拓扑结构，并提出基于容忍度ε的粒子比较准则和BLX-α的组合方法，同时也介绍了边界扰动和速度重新初始化的策略方法。通过对标准测试函数和工程优化问题进行实验测试，与最新文献中的相关算法的实验结果进行比较，验证了算法的明显优势。
　　 （4）以供应商参与下的中级轿车传动系统可靠性优化为背景，研究了可靠性的优化问题。给出了轿车传动系统可靠性模型的可靠性框图和可靠度计算公式，应用模糊评判的方法评价供应商的信誉度。建立了以系统的可靠度最大和供应商参与开发的总信誉度最大的多目标优化模型，考虑设计成本、设计时间、供应商的信誉度等客观约束因素，分析了优化模型的实际应用意义。结合粒子群算法对“零部件-供应商”关系进行粒子编码，设计动态惩罚项的适应度函数，根据轿车传动系统零部件的开发实例，进行了实验过程和结果分析。
　　 （5）以供应商参与下的中级轿车总成系统的装配优化为背景，研究了产品系统复杂性设计的优化问题。建立了供应商参与汽车产品系统设计的顾客需求质量屋模型，给出了复杂性设计的轿车产品满意度的计算方法，引入信息熵的概念来表述产品装配的复杂度。建立了以产品满意度最大和总成系统复杂度最小的供应商参与典型汽车产品系统装配设计的多目标优化模型，提出了PSO-SS协同进化算法对优化模型求解，描述了粒子的编码和解码方法。以中级轿车产品开发为实例，开展实验过程，并对实验结果进行了比较和分析。