随着制造业的迅速发展,客户地位和价值观的转变,客户对产品质量的高要求刺激着企业需要不断进行产品设计变更。产品的各个质量特性共同影响着产品的最终质量,频繁的设计变更会导致其他特性的关联变化,并产生连锁的变更传播效应,显著影响产品开发时间、成本和质量。目前,关于复杂产品的设计变更研究主要集中在产品结构和设计参数上,围绕产品质量特性设计变更的研究尚处于探索阶段。存在着产品质量特性变更影响分析不准确、变更路径规划效率低等主要问题。在此背景下,本文提出了一种基于Petri网的产品质量特性设计变更关键技术,旨在对产品质量特性的设计变更影响进行分析以及提升搜索优化质量特性的最佳设计变更传播路径效率。论文的主要研究内容简述如下:首先,根据质量特性在产品演变过程中所处的不同阶段,将产品质量特性分为目标质量特性、过渡质量特性及基础质量特性三种类型。分析了不同质量特性之间的关联关系,通过简化规则将横向约束关联统一转化为纵向隶属关联,基于Petri网（Petri Net,PN）构建了产品质量特性扩展Petri网（Extended Petri Net,EPN）模型。分析并量化了模型中两个重要的变量即发起库所真实度和所有变迁置信度。实现了对机械产品构件中众多质量特性关联结构的形式化表达。其次,在已构建的产品质量特性扩展Petri网模型的基础上引入模糊产生式规则表达,结合传统故障树分析法的优点,提出了一种通用的分层模糊Petri网模型（Hierarchical Fuzzy Petri Net,HFPN）并揭示了Petri网的分层原则。通过开发与模型匹配的模糊推理算法求解各质量特性的变更影响值,实现了对产品质量特性变更影响的分析预测。接着,在已构建的产品质量特性扩展Petri网模型基础上探索了质量特性的变更传播机制,为实现变更源特性的变更对目标质量特性的影响最小化,建立了基于变更传播强度的变更路径优化数学模型。为了将蚁群路径优化算法集成到扩展Petri网模型上,同时避免算法过早陷入局部最优,在算法中引入了约束测试因子并控制路径上信息素浓度的上下限。提出了扩展Petri网蚁群优化算法（Extended Petri Net-Ant Colony Optimization,EPACO）构成质量特性变更传播路径搜索模型。最后,通过膜片弹簧离合器设计变更实例验证以上理论的可行性。基于变更传播强度目标值,比较其他两种算法的优化结果,突出了本文提出算法的优越性。