产品个性化需求转换与模块化设计评价研究及应用

摘要

准确获取客户个性化需求是企业进行产品开发的首要环节。满足客户的个性化需求，缩短生产周期，降低设计成本的同时又能使客户保持较高的满意度，成为大型复杂装备制造企业的关注焦点。模块化设计通过单元划分，相似重用，排列组合等方法可以快速响应客户个性化定制需求。本文对产品方案设计过程中客户需求分析及转换、模块划分、设计方案评价等关键技术进行研究，开发了高档数控机床模块化设计方案评价系统，通过具体机床应用案例对本文理论方法进行了验证。论文共分为六章，主要内容如下:
　　第一章介绍了个性化需求分析与转换、产品模块化设计、产品模块设计评价优选的国内外研究进展，阐述了本文的研究意义并给出了本文的主要研究内容和组织框架。
　　第二章提出了基于卡诺模型的客户个性化需求分析和基于QFD的需求转换方法。对模糊不确定的原始需求信息进行分类描述处理，通过分析基本需求项，计算需求重要度，采用模糊QFD方法将客户个性化需求映射为具体设计参数，实现了由个性化需求到设计参数重要度的确定。
　　第三章提出了基于模糊树图的产品稳健模块化设计方法。通过关联度准则对产品零件进行功能和结构分析，采用模糊树图法实现对产品模块划分问题的求解。将表征模块划分的关联度和表征客户个性化需求的功能贡献度作为优化目标函数，通过改进非支配遗传算法实现对模块划分结果进行优化，实现产品模块划分方案的稳健性分析。
　　第四章提出了基于最小决策偏差的产品模块化设计方案评价方法。分析产品设计评价指标并建立层次评价模型。在进行方案决策时充分考虑设计人员的知识经验，将评价指标权重分配转化为客户个性化需求和设计人员偏好决策偏离最小的单目标优化问题，通过计算各个设计方案与理想解的距离实现对方案的排序，实现设计方案的评价优选。
　　第五章介绍了基于本文理论和方法开发的高档数控机床模块化设计方案评价子系统，应用于某高档数控机床整机设计客户需求转换及模块化方案评价优选过程，验证了本文理论及方法的有效性。
　　第六章在总结全文的主要研究工作和成果的基础上对接下来的工作进行展望。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 引言

1．2 国内外相关技术研究现状

1．2．1 需求分析研究现状

1．2．2 模块化设计研究现状

1．2．3 方案评价研究现状

1．3 论文的研究背景与内容框架

1．3．1 论文的研究背景

1．3．2 论文的内容与框架

1．4 本章小结

第2章 基于Kano模型和QFD的客户个性化需求分类与转换

2．1 引言

2．2 原始个性化需求信息处理

2．2．1 需求信息分类

2．2．2 需求语义处理

2．2．3 需求特征描述

2．3 基于Kano模型的个性化需求满意度计算

2．3．1 基本型需求计算

2．3．2 期望型需求计算

2．3．3 兴奋型需求计算

2．4 基于模糊QFD的个性化需求转换方法

2．4．1 个性化需求转换方法描述

2．4．2 需求转换质量屋建立

2．4．3 需求转换算法步骤

2．5 机床主轴个性化需求分类及转换实例

2．6 本章小结

3．1 引言

3．2 稳健模块化设计方法概述

3．2．1 产品模块化设计优点

3．2．2 稳健模块划分模型

3．3 基于模糊树圈的产品模块划分方法

3．3．1 基于零件关联度的模块划分准则

3．3．2 模块划分过程描述

3．4 产品模块划分稳健性优化

3．4．1 稳健模块划分多目标优化模型

3．4．2 改进型非支配遗传算法

3．4．3 稳健模块划分的改进型遗传算法求解

3．5 机床主轴稳健模块化设计实例

3．6 小结

第4章 基于最小决策偏差的产品模块化设计方案评价

4．1 引言

4．2 产品模块化设计方案评价模型建立

4．3 产品模块化设计评价指标

4．3．1 产品模块化设计评价指标选择原则

4．3．2 产品模块设计评价指标分析

4．4 基于最小决策偏差的产品模块化方案评价

4．4．1 设计人员主观偏好确定

4．4．2 评价指标最优权重向量求取

4．4．3 设计方案排序

4．6 本章小结

第5章 数控机床模块化设计方案评价系统开发与应用实例

5．1 引言

5．2 数控机床模块化设计方案评价系统与功能模块

5．2．1 系统开发环境

5．2．2 功能模块构成

5．3 数控机床模块化设计方案评价系统应用实例

5．3．1 需求转换模块实例

5．3．2 方案评价模块实例

5．3．3 方案排序模块实例

5．3．4 方案评价数据与结果

5．4 本章小结

6．1 本文总结

6．2 展望

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间所获得的成果

攻读硕士学位期间参与的科研项目