面向大批量定制的集成产品开发平台研究

1、华中科技大学博士学位论文面向大批量定制的集成产品开发平台研究姓名：张芬申请学位级别：博士专业：机械电子工程指导教师：宾鸿赞;陈卓宁20060427华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 I摘摘 要要 大批量定制（Mass Customization, MC）生产模式旨在满足客户个性化需求的同时保持大批量生产模式的低成本和高效率。目前关于 MC 的设计理论与方法的研究已取得了一定的进展，但要成功的在制造业企业实施尚有一段距离，其中一个主要的原因缺乏必要的具体的信息系统支持技术。因此，本文针对面向大批量定制的集成产品开发（Integrated Product Development for Mass Customization, IPDFMC）及其支撑平台（Platform-IPDFMC）进行了深入的研究与实践，取得如下研究成果： 给出了 IPDFMC 的定义和 6 元概念模型。 阐述了 Platform-IPDFMC 的数据层面、功能层面和应用层面的需求。建立了 Platform-IPDFMC 的管理功能模型，开发了一种基于消息的多

2、层次部署的集成框架，提供多种应用协同机制。 在总结分析现有的基于特征、传统事物特性表等产品信息模型的优缺点的基础上，给出了 “特性”的新的定义、分类和总体结构，描述了 “特性”与相关工程概念“特征” 、 “参数”之间的关系。采用具有中性表现格式的事物特性表工具来管理特性，通过特性的约束对设计知识进行表达。并基于特性的概念和事物特性表工具建立了产品族信息模型、产品族分类体系与编码系统。 将“特性”引入到产品结构配置模型中，建立了一种以产品结构模型为基本信息载体的统一产品结构配置模型，解决现有的多视图产品结构配置模型中视图之间界线不明显、一致性维护困难的问题。给出了产品结构配置模型的配置知识表达方式和配置求解策略，建立了 IPDFMC 的产品结构版本模型。 指出了 IPDFMC 的变型设计中存在的设计方法层和实现层两个层面的问题。 现有的 CAx 中的基于特征的变型设计、基于参数/变量的变型设计属于实现层面的问题，平台中利用事物特性表进行产品族的标准化、规范化等管理是设计方法学层面的问题。给出了 IPDFMC 的基于事物特性表的变型设计的原理，描述了事物特性表与参数表之间的区别和联系。利用

3、此原理，实现了 3D CAD 模型与工艺规划模型的华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 II变型设计。 基于上述研究成果，开发了 Platform-IPDFMC 软件系统。Platform-IPDFMC 软件系统在跃进轻型汽车公司实施应用，为该企业实现大批量定制的生产模式起着促进作用。 关键词关键词 大批量定制，产品族信息模型，集成产品开发平台，特性，事物特性表， 产品配置，产品变型设计 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 IIIAbstract Mass Customization (MC) production pattern aims at satisfying the customer individual requirements while keeping low cost and high efficiency. Although there are some achievements in the design theories of MC, the M

4、C has not succeeded in manufacturing enterprises. One of the key reasons is that the practicable information applications are absent. So, the methods and key technologies of Integrated Product Development for Mass Customization (IPDFMC) and the platform IPDFMC are investigated in detail. The main efforts and contributions of this dissertation are as following: The definition of IPDFMC and its conception model including 6 elements are illuminated. Then the management function model of Platform-IP

5、DFMC is proposed, and a multi-tier structural integration framework which is message oriented is presented and provides multiform application collaboration strategies. By analyzing the advantages and disadvantages of Product Information Model based on feature or traditional Tabular Layout of Article Characteristics (SML), the new definition of Characteristic is put forward, then the classification system and the representation framework of Characteristic are also formalized, and the relationship

6、s among Characteristic, Feature and Parameter are analyzed. SML with neutral format is adopted to manage characteristics. The product design knowledge is expressed by the constraints among the characteristics. Based on the research above, the product family information model, product family classification system and the coding system are put forward. By importing Characteristic into the product configuration, a uniform product structure configuration model (PSCM) based on structure information i

7、s set up, which can solve the problem of the inconsistency ，borderline of multi-views of traditional 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 IVPSCM. The product configuration knowledge representation and solving strategy is described, moreover, a product version model for IPDFMC is proposed. The dissertation indicates that there are design method tier and implement tier in variant design of IPDFMC . The variant design based on feature, parameter or variable in CAx system is in implement

8、tier, however, the product family standardization and criterion based on SML in platform is in design method tier. The dissertation describes the principle of variant design in IPDFMC based on SML, the difference and relation between SML and parameter table are also analyzed. Employing the principle, the variant design of CAD model and the process plan model is implemented. A practical system is developed to give a verification of the thesiss research achievements. The system is testified in Yue

9、Jin Light Auto Co., which has the advancement and practicability in assisting the enterprises to actualize MC. KeyWords: Mass Customization，Product Family Information Model， Platform- Integrated Product Development，Characteristic， SML， Product Configuration， Variant Design I独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 11 绪论绪论 1.11.1 课题的来源、意义及目的 1.1.1 课题的来源

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