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应用模块化和产品平台的思想是企业设计和开发产品族（系列）的重要策略。本文提出一种可用于产品族设计的二级优化方法。该优化方法将产品族设计优化分为二个层次：产品平台优化层次和专用模块的优化层次。为了提高这种优化方法的可靠性和减少计算量，在二级优化基本框架基础上引入了代理模型技术。将二级优化方法应用于桁架族优化设计算例，计算结果表明：基于代理模型的二级优化方法能成功地解决桁架族优化设计问题，具有很好的可靠性，而且能有效地减少产品族优化设计中计算量。