准确获知产品运行大数据对于产品研发与创新具有重要意义。传感网、物联网和CPS等技术的发展使得越来越多的产品运行数据获取成为可能,在此基础上,提出基于运行大数据采集、分析和应用的装载机变速箱优化设计流程。首先选取原生土、铁矿石、细沙和煤渣四种作业对象的典型作业工况,设计采集方案并完成运行大数据采集;然后将获取的挡位信号转化为累积挡位利用率,液压泵压力信号转化为液压系统分流功率,并以此作为轮式装载机动力性和燃油经济性的建模优化因素;最后利用MOPSO和NSAG-Ⅱ两种优化算法权衡动力性、经济性及约束条件的多目标竞争与冲突关系,最终获得保证最优动力性基础上,实现最佳经济性的可行域解集。两种算法获得的最优解集相对于原始设计,在同等仿真条件下,分别使功率损失率降低8.83%、4.80%,工况油耗降低0.19%、0.34%。研究表明,将在役产品运行大数据反馈应用于产品研发前端的设计方法,是实现产品升级和创新设计的一个有效途径。