大规模定制下参数化产品族多目标智能优化方法与应用

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1、大规模定制下参数化产品族多日标智能优化方法与应用摘要现代制造业为了满足消费者的需要，面临着用有限的生产成本快速地为客户提供多品种、高质量、定制产品的压力；大规模定制迎合当今市场需求，它正以其独特的生产模式引起社会广泛关注。大规模定制的核心思想是以接近大规模生产的速度和成本满足客户对产品的个性化需求，它将传统的面向客户订单的反应式定制转变为面向产品族规划的预定制，以提高企业快速响应客户需求的能力。其实施成败的关键在于能否有效解决同时满足客户个性化的特定需求且保持批量生产的规模效益之间的矛盾。因此，合理的

2、产品族规划成为企业实施大规模定制的基础和保障。本文的研究目标在于针对参数化产品族规划，提出有效的方法和工具支持科学的产品族优化决策。以期既要展现面向客户尽可能丰富的产品外部差异性以满足客户的需求，又要增加面向企业尽可能多的产品间共性以降低额外生产成本。成功的设计方法应能在满足客户个性化性能需求的前提下获取产品族内的最大共性，实现产品族共性与差异性的最佳平衡。论文通过对大规模定制的概念、本质属性详细分析，结合产品族的概念、特点与优势，指出以产品族规划为基础组织企业的生产经营，能够集成大规模生产与定制生产

3、的优势，辅助企业有效地实施大规模定制生产。在参数化产品族优化方面，本文对产品族优化设计的理论与方法进行了较为深入的探讨，具体包括：(1)在不考虑产品间共性的约束条件下，从多目标的角度，研究了无公用平台下，参数化产品族多目标优化设计方法。建立了无公用平台下，参数化产品族的多目标优化模型，并给出其多目标优化问题模型的求解方法，仿真实验结果表明，所提方法较文献中其他优化方法而言，能得到更佳的无公用平台下参数化产品族整体优化方案。(2)以无公用平台下参数化产品族多目标优化结果为研究基础，分析了单平台下，参数化

4、产品族的多目标优化问题。对参数化产品族平台变量的优选方法进行了探讨。根据平台变量选取后，是否预先合理设置平台变量取值以降低问题求解的复杂性，分别建立了平台变量取值已知和未知时的参数化产品族多目标优化模型；并给出了相应的求解方法。仿真实验结果表明，所提方法均能得到优于其他文献中所提方法得到的结果。但预先不固定平台变量的取值，所得到的产品族优化设计结果要优于平台变量值预先固定时的产品族优化设计结果，代价是前者算法复杂度更高。Ⅱ大规模定制下参数化产品族多目标智能优化方法与应用(3)对单平台下参数化产品族设计

5、方法进行了拓展，提出了多平台下的参数化产品族优化设计方法。针对多平台下参数化产品族的特点与及其优化的复杂性，提出了一种单阶段下多平台产品族双层多目标并行协同优化算法，用于求解多平台下参数化产品族多目标优化模型。仿真实验结果表明，所提方法能够允许在平台变量未知的情况下，通过在运行过程中自动改变平台共性并搜索共性与产品差异性之间的最佳平衡点；并通过一次优化过程即可选择最合理的平台变量和差异性变量的最佳配置，以及平台变量和差异性变量取值的最佳设置；从而获得柔性高、整体性能佳的产品族优化设计方案。综上表明，基

6、于平台的参数化产品族开发设计，能以低成本、高质量的产品快速响应顾客个性化的需求。这对产品定制日益普及的当今企业，进行产品开发优化设计具有一定的借鉴意义。关键词：大规模定制；参数化产品族；产品平台；多目标优化；进化算法IIIutilizingthelimitedproductioncost．Masscutomizationcatersfortrendofneedsinmarket．Nowmanyenterprisesinsocietyarepayingattentiontoitwidelybecause

7、ofitsadvantage．ThekeythoughtofMasscustomizationistooffercustomersindividualizedproductsatthenearlysameeffieiencyandcostofmassproduction．Masscustomizationshiftsthetraditionalcustomizationmodelthatpassivelyrespondstocustomerordersintothepre-customizationm

8、odelthatplansinitiativelyproductfamilyinordertoimprovetheabilityofenierprisestorespondtocustomerrequirementsquiekly．Thekeyistosolvetheconflictbetweenscaleeconomieswithbatchproductionwhilemeetingcustomers’individualrequirements．Th