分布式模块化产品架构分类建模与技术状态控制研究

There exist some equivalence and association between product architecture and organization architecture. Under the background of market globalization and mass customization, distributed design resource organization architecture should correspond to distributed modular product architecture; any mismatch between them will cause significant differences in modularization effect..Regarding complex mechanical products as the research object in this project, combining axiomatic design methodology with ontology taxonomy principle, the modules and themselves interface would be classified, and the type, quantity and configuration of modules would be controlled. The research result would provide reference for distributed modular products architecture modification and improvement. .The main works include: Aim at the classification path plurality of design resource, the action mechanism of module article characteristics on module classification path was analyzed from the perspective of the ontology taxonomy, and the module classification model with topological characteristics of “function-principle–structure” was put forward combining with axiomatic design method; In order to control complex product lifecycle, module family configuration controlling model was put forward, the constraint between expression mode and configuration of module family was analyzed, the multiple view controlling mechanism for the module family configuration was presented; According to the self organization characteristics of modules resource in distributed space, distributed parts library virtual integration method was presented based on module classification model so as to promote the collaborative modularization between the enterprises and suppliers.

产品架构与组织架构之间存在一定的对等性和关联性。市场全球化和大批量定制背景下，分布式设计资源组织架构要与分布式模块化产品架构相对应，两者之间的不匹配会造成模块化效果的显著差异。本项目以复杂机械产品为研究对象，将分类学原理和公理化设计方法相结合，对分布式模块化产品架构的模块进行分类建模，控制模块的种类、数量和技术状态，为分布式模块化产品架构的改进与更新提供科学依据。主要内容包括：针对分布式设计资源分类路径的多重性问题，从本体分类学角度，结合公理化设计方法，分析模块事物特性对模块分类路径的作用机理，建立具有“功能-原理-结构”拓扑特性的模块分类模型；为实现复杂产品全生命周期技术状态可控，分析模块族表达形式与技术状态之间的约束关系，提出模块族技术状态多视图控制机制；针对模块资源在分布式空间中的自组织特性，提出基于模块分类模型的分布式零件库虚拟集成方法，以促进企业与供应商间的产品模块化协同。

在市场全球化和协同化的背景下，分布式设计资源组织架构要与分布式模块化产品架构相对应，两者之间的不匹配会造成模块化效果的显著差异。本项目以复杂机械产品为研究对象，阐明并揭示了分布式模块化产品架构的分类建模与技术状态控制机制，为改进和优化分布式模块化产品架构提供了科学依据。主要研究内容包括：提出了基于信息关联图的分布式模块化产品架构“功能-原理-结构”拓扑分析方法，建立了基于事物特性的模块族分类层次结构，提出了具有 “去中心化”特征、基于平行编码原理的分类编码技术，解决了分布式设计资源分类路径的多重性难题；建立了面向模块族划分的功能、原理、结构、制造和装配关联矩阵，给出了模块族技术状态控制变量的解耦关联模型，提出了模块族全生命周期技术状态多视图控制机制，给出了基于有限元主文档与变可信度近似求解策略的模块族可靠性设计优化方法，有效保障了复杂产品技术状态可控性和性能可靠性；提出了基于静-动态域元模型的分布式零件库资源虚拟集成模型，引入Agent技术和WEB服务机制，实现了分布式零件库资源的虚拟集成。在上述基础上，开发了基于Web的模块化产品平台系统，并在客车骨架合拢工装设备模块化设计中得到应用。本项目的研究成果对丰富大规模个性化定制理论，推动制造业服务转型具有重要的理论意义和实践价值。目前，相关成果在《 International Journal of Performability Engineering》及《中国机械工程》等期刊及会议上发表论文6篇，其中EI收录论文2篇。此外，有1篇投稿至EI期刊《计算机集成制造系统》，目前已审稿结束同意录用。项目成果获河南教育厅科技成果二等奖1项，河南省自然科学优秀学术论文二等奖1项。平台系统通过了河南省863软件孵化器有限公司软件测评中心的评测，并在郑州美东工程科技有限公司中进行了应用推广，取得了良好的经济社会效益。