【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，企業(yè)內(nèi)部資源配置、產(chǎn)品族實(shí)施過(guò)程優(yōu)化能力、產(chǎn)品協(xié)同制造能力、現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用能力以及企業(yè)內(nèi)部管理能力等都會(huì)直接影響到產(chǎn)品族的演進(jìn)創(chuàng)新過(guò)程。產(chǎn)品族演進(jìn)創(chuàng)新是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。相對(duì)于產(chǎn)品族演進(jìn)外部動(dòng)因，內(nèi)因更具有能動(dòng)性和可控性。產(chǎn)品族實(shí)施過(guò)程及演進(jìn)創(chuàng)新動(dòng)力機(jī)制如下圖所示： 產(chǎn)品族演進(jìn)動(dòng)力機(jī)制產(chǎn)品族在很大程度上受客戶需求、核心技術(shù)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響，并在此影響的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)品族不斷向高要求高目標(biāo)演進(jìn)發(fā)展，反饋到產(chǎn)品族層次模型中，體現(xiàn)了功能需求在核心技術(shù)的推動(dòng)下的改變，從而導(dǎo)致產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)的變化，使對(duì)應(yīng)的物理模塊也要發(fā)生變化，進(jìn)而模塊逐漸且不斷的改進(jìn)、更新和完善。產(chǎn)品族隨時(shí)間演進(jìn)過(guò)程如下圖所示：產(chǎn)品族的演變最終導(dǎo)致產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，根據(jù)模塊的定義，模塊在產(chǎn)品系統(tǒng)中是一種具有特定的功能且能獨(dú)立存在的單元，并且其具有的功能一般不依附于其它功能而相對(duì)獨(dú)立的存在，同時(shí)也不受其它功能的影響。因此，產(chǎn)品族模塊的演化是根據(jù)市場(chǎng)需求，企業(yè)內(nèi)外部因素的變化情況而變化的。綜合各種因素，模塊演化如下表所示：以模塊化、產(chǎn)品技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品族隨時(shí)間的變化逐漸向高層次演進(jìn)，它的核心思想就是通過(guò)共用模塊或零部件，充分簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)雜性并減少生產(chǎn)成本，在此前提下，生產(chǎn)出一系列相似產(chǎn)品使客戶的多樣化定制需求得到充分的滿足。產(chǎn)品族受許多因素的影響，為了獲得更多更優(yōu)質(zhì)的市場(chǎng)需求，在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，升級(jí)、擴(kuò)展或者更新?lián)Q代產(chǎn)品模塊、零部件，同時(shí)充分利用當(dāng)前核心技術(shù)、學(xué)習(xí)了解市場(chǎng)知識(shí)情況以及提升制造能力，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的低投入高回報(bào)，并促使產(chǎn)品族不斷的向前演進(jìn)。產(chǎn)品族演化過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是使組成產(chǎn)品的模塊不斷“升級(jí)擴(kuò)展創(chuàng)新再升級(jí)再擴(kuò)展又創(chuàng)新”周而復(fù)始的動(dòng)態(tài)過(guò)程。因此，在產(chǎn)品族演化過(guò)程中，客戶需求、核心技術(shù)、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)以及市場(chǎng)環(huán)境成為了關(guān)鍵因素。在特定的市場(chǎng)環(huán)境下，市場(chǎng)需求的變化、核心技術(shù)的發(fā)展以及激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)成為驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品族演進(jìn)的關(guān)鍵點(diǎn)，決定了產(chǎn)品族演化過(guò)程的模式?？蛻粜枨蟆⑿袠I(yè)競(jìng)爭(zhēng)、核心技術(shù)、市場(chǎng)環(huán)境與產(chǎn)品族演進(jìn)的邏輯關(guān)系如下圖所示： 需求、技術(shù)、市場(chǎng)環(huán)境與產(chǎn)品演進(jìn)之間的關(guān)系需求驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品族演進(jìn)模式是一種產(chǎn)品由內(nèi)而外的，連續(xù)的，循序漸進(jìn)的變化過(guò)程，在可預(yù)知市場(chǎng)需求的情況下，產(chǎn)品族設(shè)計(jì)者將以客戶需求作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理念，打造出適合當(dāng)前市場(chǎng)的創(chuàng)新產(chǎn)品。因此，客戶需求是促進(jìn)產(chǎn)品演進(jìn)創(chuàng)新的根本動(dòng)力也是最終目的，成為了產(chǎn)品族生命周期中最關(guān)鍵的影響因素之一。核心技術(shù)發(fā)展使產(chǎn)品族演進(jìn)模式出現(xiàn)躍進(jìn)式變化，企業(yè)充分利用目前核心科技對(duì)產(chǎn)品族進(jìn)行創(chuàng)新，從而很好的滿足市場(chǎng)客戶對(duì)新產(chǎn)品的潛在需求。在模塊化產(chǎn)品族設(shè)計(jì)中具體體現(xiàn)為產(chǎn)品模塊零部件的升級(jí)更換或用更高層次的組件替換原用零部件，從而生產(chǎn)出質(zhì)量更優(yōu)越，成本更低的多樣化產(chǎn)品，最終使企業(yè)獲得更多利益。行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)主要表現(xiàn)為同類企業(yè)對(duì)市場(chǎng)占有率、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)以及銷售利潤(rùn)的爭(zhēng)奪，也是促進(jìn)產(chǎn)品族升級(jí)，更好滿足客戶需求的動(dòng)力所在。企業(yè)要想獲利并且在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，只有不斷更新升級(jí)產(chǎn)品，從而驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品族不斷演進(jìn)。客戶需求定制化、產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)日新月異、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，產(chǎn)品族創(chuàng)新所涉及的因素也隨之增加，越來(lái)越復(fù)雜。因此，很難明確判斷是哪種因素影響產(chǎn)品族演進(jìn)變化，本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品族演進(jìn)過(guò)程是一種極其復(fù)雜、不確定的市場(chǎng)條件下的綜合作用模式，其創(chuàng)新過(guò)程圖如下所示： 產(chǎn)品族演進(jìn)驅(qū)動(dòng)模式總之，產(chǎn)品族演進(jìn)及實(shí)施過(guò)程是一種以客戶需求為導(dǎo)向，以核心技術(shù)為支撐，在行業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)下的動(dòng)態(tài)過(guò)程。不論是在模塊化設(shè)計(jì)初期還是后來(lái)的模塊化改造，模塊劃分都具有共同的特點(diǎn)。據(jù)此，建立模塊劃分的原則：(1)功能獨(dú)立性原則。模塊之間不能存在功能耦合，功能的獨(dú)立性是模塊化設(shè)計(jì)的基本原則，功能模塊之間相對(duì)獨(dú)立、較少耦合有助于設(shè)計(jì)、制造、裝配過(guò)程的并行進(jìn)行，能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本；(2)結(jié)構(gòu)完整性原則。在保證功能獨(dú)立性的前提下，應(yīng)使劃分得到的模塊在結(jié)構(gòu)上相對(duì)獨(dú)立，以便于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和裝配；(3)模塊內(nèi)部的強(qiáng)耦合性原則。通常，一個(gè)產(chǎn)品有幾個(gè)子系統(tǒng)組成，而模塊劃分則是組合這些子系統(tǒng)。；(4)模塊之間的弱耦合性原則。模塊之間的弱耦合性有利于模塊的變型、升級(jí)，還有利于模塊化產(chǎn)品的裝配和多樣化；(5)模塊數(shù)量適度原則。過(guò)多的模塊數(shù)量雖然易于實(shí)現(xiàn)變型設(shè)計(jì)，但是模塊之間接口的復(fù)雜性也隨之增加，不利于快速裝配。最重要的是模塊單元的設(shè)計(jì)與制造成本以及裝配成本都受到模塊劃分的影響，而且影響程度相對(duì)比較大。因?yàn)槟K越是分解的細(xì)致，那么相對(duì)應(yīng)的模塊的數(shù)量也將增多，這樣的一個(gè)最大的好處就是能夠滿足不同用戶的個(gè)性化要求，同時(shí)也相當(dāng)程度上提升整個(gè)模塊系統(tǒng)柔性，然而缺點(diǎn)不但導(dǎo)致增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度而且無(wú)形之中增加了裝配接口同時(shí)引起裝配以及制造的成本劇增。相反，如果分解的過(guò)粗，不但降低了模塊數(shù)量而且降低了轉(zhuǎn)配以及制造的成本，但這也無(wú)形之中減少了產(chǎn)品的多樣性，進(jìn)而直接降低客戶對(duì)產(chǎn)品的滿意程度。對(duì)于公司中已經(jīng)制造成熟了的產(chǎn)品，應(yīng)該充分的利用這些資源與工藝技術(shù)，以此來(lái)降低設(shè)計(jì)的成本以及制造裝配成本。因此，在劃分模塊數(shù)目時(shí)鼻祖要考慮到以最廉價(jià)的方式獲得最大的收益。產(chǎn)品族模塊劃分的基本思路為：依據(jù)模塊劃分原則，將系列產(chǎn)品分解為若干基本元素→進(jìn)行相關(guān)度計(jì)算→建立零部件關(guān)聯(lián)矩陣→求解模塊劃分模型→聚合成模塊。功能模塊往往只表明一種特定的功能，并沒有特定的結(jié)構(gòu)模式。產(chǎn)品的功能一般都分為不同的等級(jí)，結(jié)合這一特性，為了更好地了解產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)，掌握產(chǎn)品的功能子單元，我們往往需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分解。分解需要注意產(chǎn)品的功能獨(dú)立性，結(jié)合相關(guān)知識(shí)，從上向下進(jìn)行產(chǎn)品功能的分解。分級(jí)特性使產(chǎn)品均具有一系列的子功能，我們就可以對(duì)產(chǎn)品逐層進(jìn)行分解，不同層次間采用樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分。零件是功能模塊的組成部分，最下方的子功能是整個(gè)功能模塊的基礎(chǔ)，一般由少量的零件實(shí)現(xiàn)。如圖31所示，將功能模塊分成i個(gè)子功能，T表示產(chǎn)品的全部功能需求，子功能分別采用TT2Ti表示 ，由R表示由不同子功能組成的零件，由RR2Rj對(duì)不同零部件進(jìn)行表述。產(chǎn)品總功能T子功能T1子功能T2子功能Tr零部件R1零部件R2零部件Rk零部件Rj 產(chǎn)品功能分解功能分解能夠最大化的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的細(xì)分，這些子功能之間體現(xiàn)出了產(chǎn)品功能間的整體框架。在原理域內(nèi)結(jié)合功能的粒度進(jìn)行持續(xù)分級(jí)分解，如果該子功能原理簡(jiǎn)單則停止分解。 關(guān)聯(lián)矩陣的建立采用數(shù)值的方案進(jìn)行模塊整體規(guī)劃來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品零部件之間的關(guān)聯(lián)操作。為了得到產(chǎn)品元件之間的交互數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析，用元件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系對(duì)[0,1]之間的數(shù)值進(jìn)行定義。這個(gè)的含義就是0代表零關(guān)聯(lián)，1代表關(guān)系很大，0到1代表關(guān)系性越來(lái)越強(qiáng)，零部件自身的關(guān)聯(lián)關(guān)系即為 1。通過(guò)這些關(guān)聯(lián)值來(lái)確定零部件的關(guān)聯(lián)矩陣。下表根據(jù)[0,1]之間的不同等級(jí)級(jí)別的數(shù)值來(lái)確定各個(gè)部件之間的相關(guān)性。關(guān)聯(lián)度數(shù)值定義序號(hào) 關(guān)系類型相關(guān)度數(shù)值關(guān)系描述1極強(qiáng)二者不可拆分2較強(qiáng)二者聯(lián)接密切，關(guān)聯(lián)度高3適度二者有一定聯(lián)系和關(guān)聯(lián)4一般二者相互連接少，關(guān)聯(lián)性低5較弱二者基本相互獨(dú)立6無(wú)0二者互不影響結(jié)合零部件的具體特性， 功能由設(shè)計(jì)者定制后，根據(jù)表 １ 給出的零部件與功能的關(guān)聯(lián)度， 即可確定相互關(guān)聯(lián)矩陣 Ａ ，1矩陣Ａ中，Ｆｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）表示產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能，Ｃｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）表示組成的零部件，ｃｆiｊ（ｉ＝１，２，…，ｎ，ｊ＝１，２，…，ｍ）表示零部件ｉ對(duì)功能ｊ的支持程度。為了建立分類零部件（ 簡(jiǎn)稱組件） 集合上的模糊等價(jià)關(guān)系 Ｒ ｅ， 首先計(jì)算各個(gè)組件之間的相似性。在組件集合上的模糊相似關(guān)系定義為 Ｒ～ｓ ＝ ［ ｒｉ ｊ］ｎ ｎ０ ≤ ｒ ｉ ｊ≤ １ ， ｉ ， ｊ ＝ ０ ， １ ， …，ｎ ， ｒｉ ｊ表示分類組件 ｘ ｉ 和 ｘｊ的相似程度。根據(jù)本文模塊劃分的實(shí)際情況， 采用如下方式計(jì)算組件的相似性矩陣元素 ｒｉ ｊ［ １ １ ］ ：（1）由于分類組件對(duì)象的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 且一般都不在［０ ， １ ］ 區(qū)間， 為了消除原始數(shù)據(jù)值的大小對(duì)算法的影響， 應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理， 再歸一化處理。假設(shè)有 ｎ 個(gè)組件對(duì)象， 并都具有 ｋ 維特征數(shù)據(jù)，則設(shè) ｘ ′１ ｋ ， ｘ ′ ２ ｋ ， …， ｘ ′ ｎ ｋ 為 ｎ 組對(duì)象的第 ｋ 維特征的各個(gè)元素值， 標(biāo)準(zhǔn)化處理方法如下：（2）（3）式中： ｘ ′ ｋ 和 Ｓ２ｋ 分別表示 ｋ 維特征的數(shù)學(xué)期望與方差； ｘ ″ ｉ ｋ 表示最終的標(biāo)準(zhǔn)化元素值， 歸一化數(shù)據(jù)后得到組件對(duì)象集上的模糊相似關(guān)系矩陣 Ｒ～ｓ ， 根據(jù)傳遞閉包原理構(gòu)造模糊等價(jià)矩陣 Ｒ～ｅ ， 作合成運(yùn)算過(guò)程表示如下：（4）合成運(yùn)算過(guò)程中， 找到這樣的自然數(shù) ｋ,使得 Ｒ～ｋｓ＝ Ｒ～ｎSＲ～ｎｓ ， 此時(shí) Ｒ～ｅ ＝ Ｒ～ｋｓ 。根據(jù)模塊劃分的實(shí)際情況分別對(duì)截集系數(shù) α 取不同的值， 得到不同的集合（Ｒ ｅ ）α ， 就得到了不同的模塊分類。4. 產(chǎn)品族模塊化動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用面向批量定制的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺(tái)的實(shí)施需要眾多相關(guān)技術(shù)的支撐,如客戶定制需求的獲取與規(guī)范技術(shù)、協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、協(xié)同制造技術(shù)、CAE信息化服務(wù)技術(shù)、產(chǎn)品族建模技術(shù)、客戶滿意度綜合評(píng)價(jià)技術(shù)、產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)描述技術(shù)以及知識(shí)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)等。面向批量定制模式的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品族模型規(guī)劃為基礎(chǔ),針對(duì)客戶個(gè)性化需求目標(biāo),采用并行工作方式進(jìn)行的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)活動(dòng)即利用產(chǎn)品族生存周期比單個(gè)特定產(chǎn)品實(shí)例生存周期長(zhǎng)的時(shí)間裕度,建立企業(yè)明確產(chǎn)品類目的動(dòng)態(tài)可變產(chǎn)品族共性特征模型,以設(shè)計(jì)的重用性為支撐,主要通過(guò)模塊配置以及參數(shù)化和變量化變型設(shè)計(jì)方法來(lái)獲得規(guī)范的實(shí)例化過(guò)程,實(shí)現(xiàn)客戶需求信息在產(chǎn)品功能原理解、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式解、產(chǎn)品構(gòu)件細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等關(guān)聯(lián)流程中的快速映射。因此,論文將在第三章以基于平臺(tái)框架體