在大规模定制时代,设计最优产品线是企业保持竞争力的最关键的决策之一。越来越多的顾客喜欢定制化产品,这将给产品的设计和生产带来挑战和机遇。产品线的设计不仅需要管理者从市场角度来选择产品的属性水平,而且需要从工程角度考虑可行性及成本问题,即应该平衡顾客的喜好和生产决策。如果企业完全按照顾客喜好的产品配置来设计产品,可能导致产品可靠性降低、引起构成产品的组件之间的不兼容问题或难以将产品投放到对应的细分市场。此外,管理者希望将特定的产品属性水平外包出去以降低生产成本,但顾客可能会因为各种原因导致的交货延迟而不喜欢这个属性水平。如果管理者能在产品设计和生产阶段就考虑到产品兼容性、产品质量、外包决策、交货期等设计约束问题以及产品的市场投放问题,将会避免不合理的产品配置及一些不合理的支出,精准的市场投放也能赢得更多的市场份额,从而为企业带来更多收益。本文主要的研究成果和结论如下:（1）研究了考虑产品兼容性和可靠性的产品线设计优化问题。以最大化考虑可靠性惩罚的人均边际贡献率为目标,产品兼容性、可靠性及交货期为约束,构建了对产品配置及外包决策进行优化的0-1非线性规划数学模型,在模型求解上提出了针对该问题的离散帝国竞争算法（Discrete Imperialist Competitive Algorithm,DICA）。针对产品线设计问题的特点对该算法进行设计,最终得出最优的产品配置及外包决策方案。（2）研究了考虑细分市场的产品线设计生产优化问题。建立了以最大化单位成本效用为目标,考虑产品生产环节及细分市场投放的产品线设计生产模型,主要对产品配置、外包决策及市场投放决策进行优化。根据问题与模型的特点,设计了生物地理学优化算法（Biogeography-Based Optimization algorithm,BBO）来联合解决管理者的决策问题。（3）进行了产品线设计生产模型的数值及算法比较实验。对模型参数进行合理的取值,并通过智能优化算法和大规模的数值实验,验证了模型的有效性以及所提算法的优越性,输出最终的迭代结果及优化方案,通过结果分析得到了一些有价值的管理启示。