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随着市场竞争加剧和科技飞速发展,客户需求朝着多样化和个性化方向发展,大批量定制取代传统的大规模生产并成为制造企业目前的主流生产模式。基于产品平台的产品族开发策略是实践大批量定制的核心技术和关键使能手段。在理解和掌握产品族实施过程动态性和不确定性的基础上,根据市场发展和企业实际运行状态,综合评价和精细化管控产品族实施过程关系到制造企业实施大批量定制技术能否获得稳定的预期效果。围绕这一问题,本文基于产品族矛盾权衡和动态演进分析,将实时数据收集与挖掘、评价理论和控制理论等引入产品族实施过程分析中,研究了模块化产品族实施过程绩效控制若干关键技术。论文内容主要包括以下几个方面: 阐述了模块化产品族规划过程、层次结构模型和通用性与多样性权衡模型;分析了产品族演进驱动因素和产品族及其制造系统协同演进模型;基于产品族状态综合评价指标体系,分析了指标间的关联关系并识别了影响产品族状态的关键指标;阐述了产品族实施过程预测与控制机理。 综述了基于产品族体系结构的通用性评价指标和面向参数化产品族的通用性评价指标;总结了现有零部件通用性指标的局限性,基于产品族类物料清单等提出了面向产品族实施过程的产品族通用性指标。 重点阐述了典型产品变型市场需求和配置价格预测在产品族实施过程中的重要性;针对市场需求和配置价格预测问题,基于现有预测方法的分析总结,提出了基于可调节隐含层节点数误差反向传播神经网络的预测方法。 研究了企业产品族动态实施阶段的绩效实现过程,引入数据挖掘和配置设计优化等相关方法与技术,提出了产品族实施过程绩效优化与控制研究框架;阐述了产品族演进过程中突变和渐变两种情况,重点分析了渐变过程中市场需求的确定性与不确定性;建立了产品族实施绩效模型,分析了面向随机订单的产品变型配置设计对成本、收益以及总绩效的影响;基于历史数据并采用神经网络预测典型产品变型的市场需求和新产品变型的市场价格,构建了配置设计优化模型并通过遗传算法求解,实现产品族实施绩效优化和控制目标。 针对产品族再设计过程中类零部件制造成本控制问题,从特征层次、定量分析了类零部件特征通用性与其制造成本之间的关系。基于产品族类物料清单和事物特性表建立了类零部件信息表达模型;根据类零部件实例需求量、特征相对重要性和特征参数取值差异对制造过程的影响情况构建了类零部件特征通用性指标;应用定制的作业成本法核算不同特征通用模式下制造成本,分析了类零部件特征通用性程度与制造成本之间的关系,验证了类零部件特征通用性指标的合理性并识别了制定合理的特征通用性决策的条件。 针对产品族实施过程中装配线调整成本控制问题,分析了产品族及其装配线协同演进过程,提出了产品族装配线演进平衡模型;以最小化工作数、最小站化站间和站内负荷指数、最大化作业相关度以及最小化演进调整成本为优化目标,考虑产品平台策略、模块化设计技术以及并行工程中的关键活动等对产品族装配线平衡的影响,应用改进遗传算法对产品族装配线演进平衡问题进行优化求解,在维持产品族装配线生产效率的同时有效控制产品族装配线演进过程的调整成本。 通过小型轮式装载机产品族、叉车产品族和电动剪刀产品族数据挖掘并结合产品族实施过程评价、预测和控制等关键技术,开发了模块化产品族实施过程评价、预测和控制集成系统,并给出了应用实例。 论文研究的学术意义在于深化产品族本质研究,完善大批量定制关于产品族和产品平台的理论和方法体系,为企业产品族实施过程绩效控制提供理论、方法和技术指导。