面向产品族设计的主从关联优化问题与模型方法研究

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1、面向产品族设计的主从关联优化问题与模型方法研究Leader-followerJointOptimizationProblemandStudyonModelMethodforProductFamilyDesign一级学科：管理科学与工程学科专业：管理科学与工程研究生：陈陌指导教师：杜纲教授天津大学管理与经济学部二零一三年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要相比

3、以往单层模型或者分阶段的研究，产品族设计由于其多主体、多层次和多学科的特点，其中的某些问题更适合利用主从模型进行设计，也越来越得到重视。本文从产品族设计的主从关联优化问题入手，首先对产品族主从关联优化模型进行了研究，然后在此基础上对主从优化模型提出了分解协调方法，最后对产品族设计中存在的两类典型主从关联问题进行了详细研究。全文每章节研究分别配以数学算例、通用电机产品族和自行车产品族进行了案例说明。论文的具体工作包括：第一、本文对产品主从优化模型从分析框图、数学模型及一般分类框架等方面进行了理论研究。其中分析框图建

4、立了二维分析模型，数学模型中根据产品族本质属性，研究了具有协同项特征的主从优化模型，最后通过从者之间变量和策略集的划分，给出了模型的一般分类框架。第二、对工程中具有层次结构的设计优化问题，目标级联是一个有效的分解方法。本文针对下层为凸规划的一类双层规划问题，在利用KKT条件转化为单层优化问题后，基于目标级联方法并结合目标函数和约束条件的FDT表，提出了一种两层结构的目标级联式分解方法。第三、在前面产品族一主多从模型一般形式的基础上，针对从者之间决策变量出现耦合的情形，利用在目标函数上添加偏差项，给出了一个分解协调

5、的算法，使得从者之间变量独立，并讨论了原问题的Pareto解与分解协调后问题可行解之间的关系。第四、针对产品族的模块配置为主，属性参数设计为从的一类典型设计问题，建立了一个关联和协同优化的混合0-1非线性双层规划模型：模型的上层是整个产品族的配置优化问题，以成本-效用为优化目标，决策产品族的模块属性配置；下层是产品模块属性的参数优化问题，以属性的技术性能为优化目标，决策与上层配置相匹配的属性参数设计。第五、针对模块属性组合中的一类典型设计问题，在模型中引入了0-1变量实现对模块属性档级的选择，以制造商成本和客户效

6、用的比值及产品族通用性指数作为上层目标，以产品可选属性效用最大化为下层目标，实现必选模块和可选模块的主从优化组合。关键词：产品族主从关联优化双层规划分解协调模块配置参数设计产品组合ABSTRACTComparedwithsingle-levelmodelormulti-stagesmethod,someproblemsofproductfamilydesignaremoresuitableforusingleader-followermodel,forthecharacterofmulti-agent,multi

7、-levelandmulti-disciplinary.Aimingattheleader-followerjointoptimizationproblemofproductfamilydesign,theleader-followermodelofproductfamilyisestablished.Then,thedecompositioncoordinationmethodaboutleader-followermodelisstudied.Atlast,twotypesofproductfamilylea

8、der-followerjointproblemarepresented.Simultaneously,everyresearchchaptergoeswithcomprehensicvecasestudy,includingmathematicalcalculationexample,universalmotorcaseandbicyclecase.Themainwor