为了解决大规模定制生产中满足客户个性化需求和保持批量生产规模效益之间的矛盾,针对参数化产品族开发,研究了产品族可重构设计理论与方法,并应用于大型空分装备及其关键部机的设计过程。构建了产品族可重构设计的理论模型,对客户需求动态分析与预测技术、产品族两阶段调节重构方法、产品族通用性与性能优化重构方法和产品族模糊聚类稳健重构方法进行了深入研究。结合实际项目,应用提出的理论和方法构建了产品族可重构设计集成系统,在大型空分装备设计中得到实际应用,取得了较好的效果。全文的组织结构为:第一章综述了产品族设计与可重构设计方法的研究现状,分析了大型空分装备的产品族可重构设计需求,指出目前产品族可重构设计研究的不足,给出论文的主要内容和结构。第二章构建产品族可重构设计的理论框架。讨论基于平台的产品开发方式,分析参数化产品族区别于其它产品族的定义、特点和应用范围等问题,提出产品族可重构设计的原理模型、优化模型和设计过程模型,建立了产品族可重构设计的方法体系。第三章提出应用灰理论对质量屋动态需求项进行分析与预测。利用灰关联度分析从模糊、不明显和非量化的客户需求中分析其真实偏好及水平,基于GM(1,1)灰度模型预测客户需求和技术需求的重要度趋势,排除质量屋多属性决策的不稳定因素,并为产品系列化设计提供改进方向。深冷式空分装备整机的需求分析实例,证明了灰理论分析方法的鲁棒性和有效性。第四章研究基于新型多目标进化算法的产品族调节重构方法。提出拥挤距离排序多目标粒子群算法,使用精英保留、分散区域进化和小概率变异机制,有利于保证算法的收敛性和多样性特征。建立单平台产品族的调节重构设计流程,在两个阶段中分别完成平台常量规划和实例产品可调节变量设置,并给出该方法在大型原料空气压缩机产品族重构设计中的应用实例。第五章提出基于混合协同进化算法的产品族通用性与性能优化重构方法。构建了多平台产品族设计空间的二维表达方式,将通用性与设计变量种群的进化分别放入主-附两个相关过程,分别使用非支配排序遗传算法和粒子群算法求解,避免了两类种群同步进化带来的数据扰动问题。通过透平膨胀机产品族优化设计实例,验证了优化方法与算法的有效性。第六章提出基于敏感度分析和模糊聚类的产品族稳健重构方法。在产品平台规划阶段,首先使用变量敏感度分析初步划分可能的平台常量和可调节变量集合,然后对实例产品间由于变量通用所造成的性能、方差和约束满足变化进行模糊C均值聚类,合理规划多平台常量的共享。板翅式换热器产品族的重构实例,证明了该方法的正确性与高效性。第七章结合实际项目,开发了产品族可重构设计集成系统(HYFD),并在大型空分装备设计中进行了实施和应用,在实践中证明本文提出理论与方法的正确性和可行性。第八章对论文进行总结,并对以后研究进行展望。