大批量定制技术:产品设计、制造与供应链
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3.1.1 定制产品的模块规划问题多尺度分析

从定制产品模型的结构上来看,定制产品包括产品层、部件层、零件层在内的多个尺度模块。产品是由不同尺度上的模块单元组合而成的,在定制产品模型设计的多个尺度上都可以进行模块单元的划分,当定制产品模型中模块划分尺度越小时,越易于实现模块单元与客户需求之间的映射,有利于客户参与产品定制设计,产品的定制性增强;但组成产品的模块单元数目过多,会造成模块之间接口相应增加,接口间标准化程度变高,装配复杂度增大,模块单元的互换性相对降低,从而导致模块单元之间的耦合性增强,产品稳定性变弱,影响产品需求到产品结构映射过程中的功能结构独立性分解。反之,模块划分尺度越大时,模块单元之间的解耦概率增大,易于功能结构独立性分解。但模块划分尺度变大后,模块内的层次将会增加,单个模块内包含的质量特性单元数目增加,难以满足客户定制需求的映射。而且当客户的定制需求发生变化时,可能造成整个功构模型的重新设计,导致产品设计周期延长,成本提高。图3-1示出了模块划分尺度对产品智能重组设计特性的影响。

在产品配置重组设计过程中,对不同尺度上模块单元的功能及物理特性的要求也是不相同的。例如,在零件层尺度上,要求模块具有耐磨性强,零件的刚性强度大、可靠性高等特点;在部件层尺度上,则要求模块具有客户需求响应性强、可拆卸性高、模块升级变异性强等特点;在产品层尺度上,则要求模块具有组成的整机能耗低、噪声小、产品稳定性高等特点。如图3-2所示为产品配置重组设计对不同尺度上模块单元的功能及物理特性要求。

可见,对定制产品模块单元在定制产品模型的多个尺度上进行合理的规划重组,可对定制产品模型构建以及后续的产品配置重组设计进程起到决定性作用,因此,针对定制产品的智能重组设计,有必要对定制产品模块单元进行多尺度规划重组,在定制产品模型多个尺度作用下寻求模块规划重组的最佳方案。

图3-1 模块划分尺度对产品智能重组设计特性的影响

图3-2 产品配置重组设计对不同尺度上模块单元的功能及物理特性要求