程賢福 章志宏 王承輝 潘逸飛

摘要：產(chǎn)品架構(gòu)表征了物理組件間排列與組合的方式，可以促進(jìn)產(chǎn)品的多樣性和部件共享，更好滿足客戶個性化需求。開放式設(shè)計(jì)可以支持客戶參與產(chǎn)品開發(fā)，開放式產(chǎn)品架構(gòu)為個性化產(chǎn)品開發(fā)提供了平臺策略。為了更加深入地研究產(chǎn)品架構(gòu)理論及應(yīng)用，闡述了架構(gòu)的概念與作用及單一產(chǎn)品架構(gòu)、產(chǎn)品族架構(gòu)和開放式產(chǎn)品架構(gòu)的特征、聯(lián)系和區(qū)別，從架構(gòu)開發(fā)模式、架構(gòu)開發(fā)策略和架構(gòu)組織管理等方面剖析了產(chǎn)品架構(gòu)的演化歷程及其內(nèi)在動因。系統(tǒng)梳理了開放式產(chǎn)品架構(gòu)的概念內(nèi)涵、作用與機(jī)制，明晰了客戶個性化需求、產(chǎn)品架構(gòu)和企業(yè)開放式創(chuàng)新策略的相依關(guān)系，探討了產(chǎn)品架構(gòu)開放式設(shè)計(jì)策略。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品架構(gòu)；開放式設(shè)計(jì)；模塊化；演化；個性化

中圖分類號：TH122

DOI：10.3969/j.issn.1004132X.2024.01.011

Product Architectures Evolution and Their Open Design Strategies

CHENG Xianfu ZHANG Zhihong WANG Chenghui PAN Yifei

Key Laboratory of Conveyance and Equipment of the Ministry of Education，East China

Jiaotong University，Nanchang，330013

Abstract： Product architecture represented the arrangements and combinations of physical components. It might promote innovation of product diversity， component sharing， and meet customers personalized needs. Open design might support customers to participate in product development， and open product architecture provided platform strategy for personalized product development. To further study the theory and applications of product architecture， the concept and effect of product architecture were introduced， as well as the characteristics， association and difference between single product architecture， product family architecture and open product architecture were expounded. The evolution processes of product architecture and their internal motivation were analyzed from the aspects of architecture topology， architecture development strategy， architecture organization and management. The concept， connotation， function and mechanism of product architecture were reviewed. The dependence of customers personalized needs， product architecture and enterprises open innovation strategy were discussed， and then open design strategies of product architecture were explored.

Key words： product architecture; open design; modularization; evolution; personalization

0 引言

架構(gòu)（architecture）是人們對一個結(jié)構(gòu)內(nèi)的元素及元素間關(guān)系的一種主觀映射的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、組織等都有其相應(yīng)的架構(gòu)，如組織架構(gòu)是一個組織整體的結(jié)構(gòu)，軟件架構(gòu)是有關(guān)軟件整體結(jié)構(gòu)與組件的抽象描述，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和設(shè)備構(gòu)建在一起以滿足客戶端設(shè)備和應(yīng)用程序連接需求的方式。文獻(xiàn)［1］將系統(tǒng)的架構(gòu)定義為：系統(tǒng)在其環(huán)境中的框架，包含元素、關(guān)系以及設(shè)計(jì)和進(jìn)化原則。文獻(xiàn)［2］將架構(gòu)描述為系統(tǒng)中的元素以及元素之間的關(guān)系、功能被分配給元素的方式、元素之間的接口以及與周圍環(huán)境的接口。架構(gòu)作為一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型方案理念，同樣適用于機(jī)械系統(tǒng)，通常涉及功能需求、物理結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和傳動機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等方面。對于機(jī)械產(chǎn)品來說，架構(gòu)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵決策環(huán)節(jié)，影響著產(chǎn)品系列化水平，很大程度上決定了產(chǎn)品的開發(fā)成本和質(zhì)量水平。

在架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要考慮物理結(jié)構(gòu)的組成、行為及元素之間的協(xié)同以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能需求，好的架構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高系統(tǒng)的性能、可靠性和可維護(hù)性，同時(shí)也可以降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。近年來，產(chǎn)品架構(gòu)的相關(guān)研究成果已得到工程界和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。為了更加深入地研究產(chǎn)品架構(gòu)理論及應(yīng)用，有必要系統(tǒng)地綜述產(chǎn)品架構(gòu)的研究現(xiàn)狀并對相關(guān)研究成果進(jìn)行梳理，闡述單一產(chǎn)品架構(gòu)、產(chǎn)品族架構(gòu)和開放式產(chǎn)品架構(gòu)的特征、聯(lián)系和區(qū)別，探討產(chǎn)品架構(gòu)的演化規(guī)律以及開放式設(shè)計(jì)策略。

1 單一產(chǎn)品架構(gòu)

產(chǎn)品架構(gòu)（product architecture）是產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中誕生的實(shí)用產(chǎn)物，可以促進(jìn)產(chǎn)品多樣性、部件共享、滿足客戶需求和應(yīng)對知識復(fù)雜等方面的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，同時(shí)可提高產(chǎn)品研發(fā)模式轉(zhuǎn)變、開發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)同以及產(chǎn)品平臺戰(zhàn)略管理等方面的績效［3］。CHEN等［4］認(rèn)為架構(gòu)是一種將產(chǎn)品的功能分配給其物理組件的方案，是一種產(chǎn)品系統(tǒng)中功能模塊的交互方式。ULRICH［5］定義產(chǎn)品架構(gòu)是由設(shè)計(jì)理論與方法、軟件工程、運(yùn)作管理和產(chǎn)品開發(fā)管理等多學(xué)科的知識綜合，通過將產(chǎn)品功能映射到物理組件而形成的系統(tǒng)性方案。SALVADOR等［6］強(qiáng)調(diào)架構(gòu)不僅體現(xiàn)了產(chǎn)品物理組件間排列與組合的方式，更重要的是實(shí)現(xiàn)了客戶需求特性與產(chǎn)品物理組件的匹配。產(chǎn)品架構(gòu)作為后續(xù)設(shè)計(jì)過程的指引，其屬性是一種表示組件之間交互關(guān)系的技術(shù)系統(tǒng)，如圖1所示。

1.1 產(chǎn)品架構(gòu)、平臺與模塊化

從架構(gòu)的角度看，產(chǎn)品包含兩類元素，即物理組件和界面（接口）。單一產(chǎn)品架構(gòu)分為兩種形式：集成化產(chǎn)品架構(gòu)和模塊化產(chǎn)品架構(gòu)［5，7］。前者的多個功能要求由一個物理組件實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是可以整體優(yōu)化產(chǎn)品功能，但組件間的界面是耦合的，架構(gòu)的柔性和適應(yīng)性較差。后者的功能要求與物理組件或模塊間是一一對應(yīng)的，通過接口建立模塊之間的聯(lián)系，而模塊間的關(guān)系相對較獨(dú)立。相對集成化產(chǎn)品架構(gòu)，模塊化產(chǎn)品架構(gòu)可以通過更改相應(yīng)的模塊來調(diào)整產(chǎn)品的功能要求，有利于客戶的定制，通過模塊的配置實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化。由此可知，借助模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，企業(yè)可以有效降低產(chǎn)品制造成本，從而提升競爭優(yōu)勢。產(chǎn)品的架構(gòu)實(shí)際上是平臺概念的拓展，是相同的工程解決方案和模塊化制造工藝的綜合。作為一種系統(tǒng)性的方案，不能僅僅滿足于企業(yè)生產(chǎn)的便捷，更需要從市場出發(fā)，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品與客戶的聯(lián)系。產(chǎn)品架構(gòu)的理念廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)中，例如陳虹［8］結(jié)合上海汽車集團(tuán)股份有限公司（簡稱“上汽”）自身特點(diǎn)，分析了上汽自主品牌產(chǎn)品開發(fā)的架構(gòu)策略，這種架構(gòu)策略有助于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)汽車產(chǎn)品的個性化要求，同時(shí)也能較高程度保持企業(yè)生產(chǎn)開發(fā)的高效率、高質(zhì)量以及低成本。產(chǎn)品架構(gòu)理論在長時(shí)間的應(yīng)用中日趨完善，并且隨著制造方式的升級不斷完善。BERRY等［9］認(rèn)為下一種制造方式將是個性化模式，而架構(gòu)構(gòu)建是面向個性化產(chǎn)品開發(fā)的一種關(guān)鍵使能技術(shù)。

架構(gòu)作為平臺概念的拓展，研究產(chǎn)品架構(gòu)的基礎(chǔ)便是研究產(chǎn)品的平臺。產(chǎn)品系列化的關(guān)鍵取決于平臺，通過向平臺添加、刪除或替換一個或多個模塊，或者通過在一個或更多維度上擴(kuò)展平臺以瞄準(zhǔn)特定的市場，從而衍生出不同的產(chǎn)品［10］。產(chǎn)品架構(gòu)、平臺和模塊化在制定開發(fā)和運(yùn)營戰(zhàn)略方面的作用非常重要， MUFFATTO等［11］提出了一種產(chǎn)品架構(gòu)的通用框架，解釋了產(chǎn)品開發(fā)策略和過程管理的相關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概念。產(chǎn)品眾多的共同件構(gòu)成了平臺，隨著產(chǎn)品在性能、尺寸以及用途等方面的逐漸多樣化，平臺概念得到拓展，多平臺彼此之間雖然可能使用不同的零部件，但可以找到共同點(diǎn)，采用相同工程解決方案的多個平臺組成同一架構(gòu)［8］。組成產(chǎn)品的不是相對孤立的零部件，而往往是相互關(guān)聯(lián)又具有相對獨(dú)立性的模塊。王馨博等［12］認(rèn)為平臺包含核心模塊和子系統(tǒng)模塊，后者可以按一定規(guī)則組合但并不影響平臺的穩(wěn)定，因?yàn)楹诵哪K與子系統(tǒng)模塊之間存在通用接口或者界面。

模塊化可以使得產(chǎn)品架構(gòu)更加清晰和易管理，通過將產(chǎn)品分解成模塊，每個模塊可以獨(dú)立設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和維護(hù)，從而降低整個產(chǎn)品的復(fù)雜度和風(fēng)險(xiǎn)。因此，從模塊化的角度優(yōu)化產(chǎn)品架構(gòu)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中一種常見的思路。SOSA等［13］從產(chǎn)品架構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)的角度研究了復(fù)雜產(chǎn)品的開發(fā)方法，探討了組織邊界、設(shè)計(jì)接口、間接交互和系統(tǒng)模塊化的關(guān)系。MIKKOLA［14］構(gòu)建了一種模塊化函數(shù)模型來衡量產(chǎn)品架構(gòu)的模塊度。由于客戶需求是動態(tài)的，產(chǎn)品也相應(yīng)不斷更新改進(jìn)，以模塊化的方式進(jìn)行產(chǎn)品升級是一種有效的方式。RAMACHANDRAN等［15］探討了產(chǎn)品架構(gòu)和推出時(shí)機(jī)對快速改進(jìn)產(chǎn)品的影響，認(rèn)為通過模塊升級可加速產(chǎn)品創(chuàng)新步伐。陳永亮等［16］通過構(gòu)建基于模塊化產(chǎn)品架構(gòu)的跨企業(yè)適應(yīng)性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，在供應(yīng)商提供模塊選擇基礎(chǔ)上，權(quán)衡模塊度和匹配度，優(yōu)化產(chǎn)品架構(gòu)。魏云篷等［17］引入信息熵理論，考慮模塊中零件之間的相關(guān)性，提出了基于模塊度和均衡度的模塊劃分方法。衛(wèi)軍朝等［18］考慮構(gòu)建成組約束條件，以模塊度、正交度和模塊內(nèi)聚度為目標(biāo)，提出了一種多目標(biāo)產(chǎn)品架構(gòu)模塊劃分方法。GALVIN等［19］認(rèn)為創(chuàng)新水平的提高、消費(fèi)者偏好的快速確定以及生產(chǎn)成本的降低等都與模塊化產(chǎn)品架構(gòu)有關(guān)。

1.2 產(chǎn)品架構(gòu)評估與優(yōu)化

產(chǎn)品架構(gòu)決定了產(chǎn)品的主要性能，評估產(chǎn)品架構(gòu)往往需要從多個方面來衡量，如架構(gòu)的可靠性、可維護(hù)性、資源利用率、界面操作性等。周吉浩等［20］認(rèn)為產(chǎn)品架構(gòu)是方案設(shè)計(jì)的核心，功能架構(gòu)是產(chǎn)品架構(gòu)的前端，他們以公理設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，闡述了產(chǎn)品功能架構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。產(chǎn)品架構(gòu)決策影響企業(yè)新產(chǎn)品引入市場，因此具有重要的戰(zhàn)略意義。WOUTERS等［21］提出了一種關(guān)于產(chǎn)品特性的產(chǎn)品架構(gòu)決策評估方法。顧元勛［22］從情景轉(zhuǎn)化方式的架構(gòu)流動與變動來評估產(chǎn)品架構(gòu)，并提出四種產(chǎn)品架構(gòu)評估的準(zhǔn)則。產(chǎn)品架構(gòu)并非一成不變，它會隨著需求的變化而產(chǎn)生演化，如整車電子電氣架構(gòu)，從分布式架構(gòu)到域控架構(gòu)，再到中央計(jì)算單元架構(gòu)。產(chǎn)品架構(gòu)自身的變動會引發(fā)一系列企業(yè)路徑選擇以及評價(jià)機(jī)制的問題，針對此，史妍［23］研究了架構(gòu)驅(qū)動的路徑理論問題和評價(jià)機(jī)制問題，并構(gòu)建了適用于產(chǎn)品架構(gòu)的客戶需求價(jià)值模型。魏云篷等［17］提出了一種產(chǎn)品架構(gòu)評價(jià)方法，以熵權(quán)法計(jì)算各個指標(biāo)的權(quán)重，基于模塊度和均衡度評估與優(yōu)選模塊劃分方案。

復(fù)雜裝備更需要基于產(chǎn)品架構(gòu)的開發(fā)方式，同時(shí)對產(chǎn)品架構(gòu)的合理性也需要進(jìn)一步探討，因此產(chǎn)品架構(gòu)的優(yōu)化問題也是架構(gòu)研究重要的一環(huán)。嚴(yán)建文等［24］基于公理設(shè)計(jì)中需求域、功能域和架構(gòu)域的映射，建立了復(fù)雜成形裝備產(chǎn)品架構(gòu)和服務(wù)架構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提出了產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法。楊青等［25］應(yīng)用多領(lǐng)域矩陣分析產(chǎn)品與流程架構(gòu)之間的依賴關(guān)系，提出了產(chǎn)品與流程架構(gòu)的跨領(lǐng)域集成與優(yōu)化方法。針對產(chǎn)品架構(gòu)隨需求變化而產(chǎn)生演化，LUO［26］分析了產(chǎn)品可進(jìn)化性的影響因素，提出了一種基于仿真的評估產(chǎn)品架構(gòu)對產(chǎn)品可進(jìn)化性影響的方法。顧元勛等［3］依據(jù)情境—過程—內(nèi)容—目的范式，立足于設(shè)計(jì)、戰(zhàn)略、知識和決策視角，從架構(gòu)形態(tài)、屬性、構(gòu)造及擴(kuò)張與成長四個方面闡述了產(chǎn)品架構(gòu)演變機(jī)理。王文躍等［27］從系統(tǒng)工程理論角度研究了基于模型的系統(tǒng)工程體系架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)、開發(fā)模式及應(yīng)用領(lǐng)域等。

當(dāng)前對單一產(chǎn)品架構(gòu)的研究主要從產(chǎn)品架構(gòu)的內(nèi)涵、開發(fā)模式、模塊規(guī)劃、架構(gòu)評估、架構(gòu)優(yōu)化等方面展開，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品架構(gòu)作為后續(xù)設(shè)計(jì)過程的指引作用，追求客戶需求特性與產(chǎn)品物理組件的匹配，促進(jìn)產(chǎn)品多樣性和部件共享。然而，它們難以應(yīng)對知識復(fù)雜等方面的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，模塊化程度也不高，且鮮有考慮客戶需求的動態(tài)變化、功能要求的可變性、系列產(chǎn)品全局與局部協(xié)同設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)適應(yīng)性。

2 產(chǎn)品族架構(gòu)

2.1 產(chǎn)品族架構(gòu)與大規(guī)模定制

社會生產(chǎn)能力是隨著時(shí)間推進(jìn)而逐漸增強(qiáng)的，尤其工業(yè)生產(chǎn)，需要廣泛考慮效益市場等因素，因此對于不同的生產(chǎn)能力，便需要與之匹配的生產(chǎn)模式。大規(guī)模定制作為一種重要的產(chǎn)品開發(fā)形式，已經(jīng)得到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛肯定［28-29］。SILVEIRA等［30］認(rèn)為大規(guī)模定制是指以大規(guī)模生產(chǎn)的成本和速度提供定制化產(chǎn)品和服務(wù)的能力，滿足客戶真正的個性化需求而又不犧牲效益和成本的生產(chǎn)模式。QIN等［31］認(rèn)為大規(guī)模定制屬于一種為滿足個性化需求的方法范式而非技術(shù)手段，是由客戶與企業(yè)協(xié)調(diào)控制產(chǎn)品生產(chǎn)的模式，適用于解決規(guī)模與定制之間的矛盾。

在大規(guī)模定制模式下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再是針對單一的產(chǎn)品進(jìn)行，而是在產(chǎn)品的各個設(shè)計(jì)階段都要考慮一族產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，即產(chǎn)品族設(shè)計(jì)。基于產(chǎn)品平臺的產(chǎn)品族設(shè)計(jì)是快速響應(yīng)客戶個性化需求的有效技術(shù)手段，針對細(xì)分市場中不同客戶群的需求，以低成本和快速的開發(fā)周期來滿足客戶的個性化需求。產(chǎn)品族設(shè)計(jì)作為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的一種有效方式已得到廣泛關(guān)注。JIAO等［32］從宏觀的角度綜合分析了產(chǎn)品族設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及進(jìn)展。BAJARAS等［33］在進(jìn)行產(chǎn)品族規(guī)劃時(shí)充分考慮了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的不確定因素，提出了一種綜合的產(chǎn)品族規(guī)劃方法，改善了整個產(chǎn)品族設(shè)計(jì)過程。由于產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行中工況復(fù)雜多變且難以反映到產(chǎn)品族的設(shè)計(jì)需求中，因此為提高產(chǎn)品適應(yīng)性，對滿足不同工況的產(chǎn)品個性化定制技術(shù)提出了新的要求［34］。

產(chǎn)品族中公共產(chǎn)品平臺也稱為產(chǎn)品平臺，MEYER等［35］定義產(chǎn)品平臺為“一組共用的零部件或模塊集合”，而共享同一產(chǎn)品平臺、具有不同的特征和性能，以滿足一定范圍內(nèi)不同客戶需求的一系列產(chǎn)品就是產(chǎn)品族。產(chǎn)品族架構(gòu)（product family architecture）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)位于整個產(chǎn)品族開發(fā)流程的前端，它對企業(yè)產(chǎn)品競爭力培育的重要作用已經(jīng)得到普遍認(rèn)同。架構(gòu)是產(chǎn)品族設(shè)計(jì)的關(guān)鍵決策環(huán)節(jié)，大約70%的成本與屬性是在產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)階段決定的［36］。產(chǎn)品族架構(gòu)可以理解為一種產(chǎn)品配置系統(tǒng)的規(guī)劃方案，本質(zhì)上是產(chǎn)品族的概念結(jié)構(gòu)及其邏輯關(guān)系。JIAO等［37］用三個要素定義了產(chǎn)品族架構(gòu)——公共基礎(chǔ)、差異化使能因素和配置機(jī)制。有別于單一產(chǎn)品架構(gòu)關(guān)注某個/些特定功能的產(chǎn)品，產(chǎn)品族架構(gòu)立足于產(chǎn)品族，著眼于一族產(chǎn)品共享的組件，研究的內(nèi)容不只是產(chǎn)品平臺的規(guī)劃，還有一族產(chǎn)品共享架構(gòu)的建立［38］。具體而言，產(chǎn)品族架構(gòu)既要考慮單一產(chǎn)品架構(gòu)關(guān)注的模塊和結(jié)構(gòu)布局問題，又要考慮產(chǎn)品族成員共享模塊與共用件設(shè)計(jì)，同時(shí)還要優(yōu)化產(chǎn)品族整體布局，權(quán)衡面向不同細(xì)分市場的產(chǎn)品通用性與多樣性配置，如圖2所示。

2.2 產(chǎn)品族架構(gòu)模型

產(chǎn)品族架構(gòu)開發(fā)是介于客戶需求分析與產(chǎn)品族設(shè)計(jì)間的一個環(huán)節(jié)，需考慮系列產(chǎn)品全局與局部協(xié)同設(shè)計(jì)問題，也需要解決產(chǎn)品平臺的架構(gòu)以及基于同一產(chǎn)品平臺的相關(guān)系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問題。支華煒等［36］從架構(gòu)模式、物理技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、平臺架構(gòu)等方面對產(chǎn)品族架構(gòu)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了比較系統(tǒng)的綜述，分析了產(chǎn)品族架構(gòu)與單一產(chǎn)品架構(gòu)的區(qū)別，但沒有分析客戶參與體驗(yàn)產(chǎn)品開發(fā)過程，也未涉及產(chǎn)品架構(gòu)的演化。JIAO等［39］從功能視圖、技術(shù)視圖和物理視圖三個方面描述了產(chǎn)品族架構(gòu)，提出了基于質(zhì)量功能配置和公理設(shè)計(jì)理論的產(chǎn)品族架構(gòu)開發(fā)方法。WITS等［40］結(jié)合TRIZ理論和功能行為結(jié)構(gòu)模型，探討了產(chǎn)品族架構(gòu)接口設(shè)計(jì)沖突問題。熊體凡等［41］提出了一種基于層級約束的產(chǎn)品族架構(gòu)模型，分析了架構(gòu)元素的特征屬性域和裝配結(jié)構(gòu)域之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。魏巍等［42］研究了云制造模式下產(chǎn)品平臺架構(gòu)，提出了產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)平臺架構(gòu)，詳述了平臺架構(gòu)5個子層的含義，探討了產(chǎn)品族和產(chǎn)品平臺的關(guān)鍵技術(shù)。CHANDRA［43］提出了摩托車架構(gòu)的多層框架，認(rèn)為該框架適用于其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谒性O(shè)計(jì)領(lǐng)域中，功能、結(jié)構(gòu)和接口之間的關(guān)系基本上是一致的。上述研究主要從需求結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)角度提出了產(chǎn)品族架構(gòu)模型或開發(fā)方法。

產(chǎn)品族架構(gòu)模塊化可以在主結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化，而架構(gòu)模塊的開發(fā)、規(guī)劃及確定是產(chǎn)品族架構(gòu)模塊化主要研究內(nèi)容。陳剛樺等［44］分析了需求模塊的映射關(guān)系和模塊之間的影響關(guān)系，基于模塊變異指數(shù)和傳播指數(shù)，構(gòu)建了動車組轉(zhuǎn)向架模塊化產(chǎn)品平臺。王相兵等［45］基于客戶需求驅(qū)動構(gòu)建了產(chǎn)品主結(jié)構(gòu)，探討了產(chǎn)品族架構(gòu)模塊劃分與識別，分析了模塊變更對產(chǎn)品主結(jié)構(gòu)的影響。YU等［46］提出了一種利用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣和遺傳算法開發(fā)模塊化產(chǎn)品架構(gòu)的信息論方法。ZHOU等［47］提出了一種概念設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)方法，將客戶多樣化需求映射為產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)，利用多樣化指數(shù)確定架構(gòu)模塊。KIM等［48］探討了產(chǎn)品族架構(gòu)的復(fù)雜性，將平臺架構(gòu)模型映射為抽象的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，提出了一種有助于管理產(chǎn)品平臺和產(chǎn)品族架構(gòu)復(fù)雜性的啟發(fā)式方法。MESA等［49］分析了模塊化架構(gòu)原則的優(yōu)點(diǎn)和局限性，探討了制造系統(tǒng)和產(chǎn)品組合的可重構(gòu)配置，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段提供了模塊化架構(gòu)解決方案。ELMARAGHY等［50］針對可重構(gòu)制造系統(tǒng)產(chǎn)品的可變性，提出了一種基于模塊化層次結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)方法。上述研究主要從模塊化角度提出了產(chǎn)品族架構(gòu)開發(fā)的解決方案，但現(xiàn)有的模塊化產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要是基于靜態(tài)需求，忽略了影響未來產(chǎn)品功能的市場動態(tài)。GAUSS等［51］全面綜述了模塊化產(chǎn)品族研究現(xiàn)狀，總結(jié)歸納了72種有關(guān)產(chǎn)品族設(shè)計(jì)的方法，包括產(chǎn)品族架構(gòu)的規(guī)劃方法，但沒有探討產(chǎn)品族架構(gòu)的具體設(shè)計(jì)過程。

2.3 產(chǎn)品族架構(gòu)優(yōu)化

隨著客戶需求的不斷變化，常規(guī)的產(chǎn)品族架構(gòu)難以同時(shí)支持低層次的橫向定制和深層次的縱向定制，為更好地快速響應(yīng)市場需求，產(chǎn)品族架構(gòu)的柔性、穩(wěn)健性或適應(yīng)性已引起研究者的重視。史康云等［52］考慮客戶需求的不確定性，將對應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)向物理結(jié)構(gòu)映射，以確立產(chǎn)品的核心柔性結(jié)構(gòu)，提取公共元素和柔性元素，建立柔性的產(chǎn)品族架構(gòu)。魏巍等［53］將穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法應(yīng)用在模塊化產(chǎn)品平臺設(shè)計(jì)中，降低最終模塊對不可控客戶需求的敏感度。孫之琳等［54］通過用戶需求向功能域—結(jié)構(gòu)域—參數(shù)域逐級映射，基于信息熵理論評價(jià)產(chǎn)品平臺的可適應(yīng)性。程賢福［55］提出了面向可適應(yīng)性的穩(wěn)健性產(chǎn)品平臺規(guī)劃方法，在產(chǎn)品平臺規(guī)劃初期就開始考慮產(chǎn)品的穩(wěn)健性和適應(yīng)性，以避免后期出現(xiàn)大的返工。LI等［56］在產(chǎn)品族設(shè)計(jì)過程中將參數(shù)調(diào)節(jié)能力引入到一些模塊中，構(gòu)建了一種柔性平臺，可以支持衍生產(chǎn)品的適應(yīng)性定制。BRIERE-COTE等［57］建立了適應(yīng)性產(chǎn)品族架構(gòu)，以表達(dá)面向訂單設(shè)計(jì)產(chǎn)品的重用結(jié)構(gòu)。LEVANDOWSKI等［58］提出了一種基于適應(yīng)性平臺配置設(shè)計(jì)的兩階段模型，將參數(shù)柔性調(diào)節(jié)融入到模塊配置中，實(shí)現(xiàn)客戶動態(tài)需求的適應(yīng)性。ZHANG等［59］考慮在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中客戶需求和設(shè)計(jì)參數(shù)的變化，提出了產(chǎn)品族架構(gòu)可適應(yīng)設(shè)計(jì)方法。

隨著大規(guī)模定制技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，產(chǎn)品族架構(gòu)也不斷優(yōu)化。李硯等［60］針對產(chǎn)品族架構(gòu)中平臺參數(shù)和個性化參數(shù)之間的主從特點(diǎn)，構(gòu)建了一主多從雙層優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)健性。杜綱等［61］在產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中考慮供應(yīng)商選擇，構(gòu)建了產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)主從關(guān)聯(lián)優(yōu)化模型，提出了一種架構(gòu)規(guī)劃的評價(jià)方法。萬麗云等［62］考慮到產(chǎn)品族設(shè)計(jì)中產(chǎn)品平臺的適應(yīng)性，提出了面向適應(yīng)性的產(chǎn)品族架構(gòu)層次關(guān)聯(lián)優(yōu)化方法。LI等［63］將產(chǎn)品族架構(gòu)歸結(jié)為一個多目標(biāo)優(yōu)化問題，提出了一種評價(jià)產(chǎn)品、模塊、參數(shù)的多層通用性方法。LEVANDOWSKI等［64］創(chuàng)建了產(chǎn)品生命周期管理架構(gòu)，提出了一種柔性平臺模塊化架構(gòu)設(shè)計(jì)的集成方法。BORJESSON等［65］權(quán)衡了模塊獨(dú)立性和產(chǎn)品相似性，分析了產(chǎn)品相似性策略對產(chǎn)品族架構(gòu)的影響。MA等［66］提出了基于客戶偏好的產(chǎn)品族架構(gòu)設(shè)計(jì)方法，利用K-means聚類算法確定產(chǎn)品族架構(gòu)方案。YASSINE等［67］優(yōu)化了產(chǎn)品族模塊升級決策以使利潤最大化。HOSSAIN等［68］建立了模塊化產(chǎn)品族和供應(yīng)鏈架構(gòu)的層次聯(lián)合優(yōu)化模型。

產(chǎn)品族架構(gòu)開發(fā)立足于大規(guī)模定制模式，以客戶需求為驅(qū)動力，結(jié)合規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和范圍經(jīng)濟(jì)性，考慮系列產(chǎn)品全局與局部協(xié)同設(shè)計(jì)問題，可通過產(chǎn)品平臺快速重構(gòu)形成系列產(chǎn)品。產(chǎn)品族架構(gòu)研究主要體現(xiàn)在開發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)同模式、產(chǎn)品平臺戰(zhàn)略管理、模塊劃分和組合配置、接口通用性設(shè)計(jì)、平臺架構(gòu)的柔性/穩(wěn)健性/適應(yīng)性、架構(gòu)優(yōu)化等方面，但鮮有涉及模塊間耦合關(guān)聯(lián)、適應(yīng)性更改以及客戶參與產(chǎn)品開發(fā)體驗(yàn)等問題，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新性和接口適應(yīng)性考慮不足，難以實(shí)現(xiàn)客戶的個性化需求。

3 開放式產(chǎn)品架構(gòu)

3.1 大規(guī)模個性化

當(dāng)前，新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合形成的智能制造技術(shù)，成為了第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)和核心驅(qū)動力，引發(fā)制造業(yè)發(fā)展理念、制造模式發(fā)生重大而深刻的變革［69-70］。跨界知識融合、開發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)同、供應(yīng)商合作為產(chǎn)品創(chuàng)新及管理提供了機(jī)會。隨著市場競爭的日益激烈和客戶消費(fèi)理念的不斷變化，客戶需求越來越趨向于個性化與多樣化，產(chǎn)品需求呈現(xiàn)出小批量、多規(guī)格和個性化的特征，生產(chǎn)多功能、個性化的產(chǎn)品已成為制造企業(yè)的發(fā)展方向［71］。隨著客戶參與產(chǎn)品開發(fā)過程的意愿日益強(qiáng)烈，現(xiàn)有大規(guī)模定制所依托的產(chǎn)品平臺技術(shù)難以充分滿足客戶的個性化要求［72］。大規(guī)模個性化（mass personalization 或 mass individualization）是一種新興的生產(chǎn)模式，開發(fā)人員對客戶進(jìn)行引導(dǎo)與溝通，客戶可以定制產(chǎn)品的個性化需求，旨在增強(qiáng)客戶參與度和體驗(yàn)感的同時(shí)仍保持較低的開發(fā)成本和較高的生產(chǎn)效率。

大規(guī)模個性化模式一經(jīng)提出，就得到了學(xué)術(shù)界和工程界研究人員的關(guān)注。如ZHOU等［73］從情感和認(rèn)知設(shè)計(jì)角度出發(fā)，闡明了大規(guī)模個性化的關(guān)鍵維度，利用隱性市場需求信息挖掘潛在的客戶需求；JIANG等［74］提出了一種分布式、具有自適應(yīng)性和自組織特征的社群化制造概念，基于分散的社交媒體構(gòu)建了信息物理社會網(wǎng)絡(luò)，為客戶創(chuàng)造了個性化的產(chǎn)品和服務(wù)；OZDEMIR等［75］提出了一種數(shù)字制造環(huán)境中的大規(guī)模個性化設(shè)計(jì)方法，基于柔性制造和客戶共創(chuàng)過程開發(fā)滿足需求的個性化產(chǎn)品。李浩等［76］分析了面向大規(guī)模個性化的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)基本特征與實(shí)現(xiàn)模式、模塊化過程模型、模塊配置優(yōu)化決策和模塊化服務(wù)鏈供應(yīng)配置方法等；李強(qiáng)等［77］提出了一種面向大規(guī)模個性化的交互式云制造模式，構(gòu)建了云環(huán)境下大規(guī)模個性化智能交互過程以及需求交互轉(zhuǎn)換過程模型；肖人彬等［78］構(gòu)建了數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品大規(guī)模個性化設(shè)計(jì)研究框架，探討了數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)驅(qū)動設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方案展示及平臺系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

3.2 大規(guī)模個性化與開放式設(shè)計(jì)

隨著科技和社會的發(fā)展，企業(yè)內(nèi)外部環(huán)境也發(fā)生了變化，企業(yè)外部的技術(shù)資源變得豐富，分工更加細(xì)化，知識分散擴(kuò)大化。在這種新的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境下，學(xué)科與學(xué)科、行業(yè)與行業(yè)融合的必要性和優(yōu)勢日漸凸顯，開放式設(shè)計(jì)可以讓客戶參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中，開放式創(chuàng)新已成為制造企業(yè)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提升產(chǎn)品創(chuàng)造價(jià)值的一種模式。開放式創(chuàng)新主張充分利用外部資源，將企業(yè)內(nèi)外部技術(shù)有效地結(jié)合起來，這一模式已受到學(xué)者和制造企業(yè)的關(guān)注。開放式產(chǎn)品是開放式創(chuàng)新的一個載體，是一種可升級、重構(gòu)的模塊化智能產(chǎn)品?？蛻糇鳛榇笠?guī)模個性化生產(chǎn)模式的驅(qū)動者，是開放式創(chuàng)新的重要主體之一。企業(yè)利用開放式創(chuàng)新思想，將內(nèi)外部資源和技術(shù)及知識融入到產(chǎn)品研制體系中，可以突破傳統(tǒng)的封閉邊界，擴(kuò)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)空間［79］。眾包設(shè)計(jì)是一種“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式，利用互聯(lián)網(wǎng)閑散智力資源以外包方式提供設(shè)計(jì)服務(wù)，拓寬了設(shè)計(jì)渠道［80］。HU［81］提出了面向開放式產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)物理制造系統(tǒng)，指出開放式產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)是一種基于分布式消費(fèi)者和供應(yīng)商積極參與和協(xié)作的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造范式。談莉斌等［82］提出了一種基于相似度推薦和粗糙集理論的大規(guī)模用戶參與的開放式設(shè)計(jì)方法，將客戶碎片化、模糊化的需求精確映射到產(chǎn)品模型中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個性化設(shè)計(jì)。

個性化模式需要一種合適的、能表達(dá)產(chǎn)品功能及其對應(yīng)實(shí)體結(jié)構(gòu)的架構(gòu)。開放式產(chǎn)品架構(gòu)（open product architecture）為大規(guī)模個性化設(shè)計(jì)提供了一個持續(xù)的產(chǎn)品架構(gòu)，它具有可持續(xù)性、可適應(yīng)性、可升級性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)［83］。開放式架構(gòu)產(chǎn)品是一種基于架構(gòu)開發(fā)的開放式創(chuàng)新產(chǎn)品，可以最大程度地滿足客戶對產(chǎn)品個性化和功能變化的需求，又可以滿足企業(yè)對低成本的追求。KOREN等［84］定義了開放式產(chǎn)品架構(gòu)的含義，即基于一個共享的開放式平臺，通過平臺上的接口集成來自于不同制造企業(yè)開發(fā)的個性化模塊，客戶可以根據(jù)自身的條件和偏好選擇配置不同供應(yīng)商的模塊或自己開發(fā)個性化模塊以滿足個性化需求。典型的開放式架構(gòu)產(chǎn)品是一種模塊化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，由公共平臺、定制模塊和個性化模塊組成，如圖3所示。MESA等［85］認(rèn)為模塊化是一種有效的開發(fā)柔性平臺或產(chǎn)品族以滿足大規(guī)模個性化市場需求的工具，分析了模塊化在開放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用，提出了5種提高開放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品可持續(xù)性的關(guān)鍵策略。顧佩華等［86］基于公理設(shè)計(jì)建立了開放式架構(gòu)產(chǎn)品的功能域與結(jié)構(gòu)域之間的映射關(guān)系，通過計(jì)算產(chǎn)品性能指標(biāo)的變化率并根據(jù)零部件對不同類型的性能指標(biāo)的影響程度來劃分模塊類型。比如，個人電腦就是一種開放式架構(gòu)產(chǎn)品，允許第三方供應(yīng)商開發(fā)不同的設(shè)備通過開放的 USB 接口與主板連接。早期的電腦接口功能比較單一，麥克風(fēng)、軟磁盤、光盤等基本上都是專用接口。隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電腦已經(jīng)得到普及，外設(shè)也越來越多，VGA、DVI和HDMI接口的通用性相對也提高了。到如今，個性化需求愈趨強(qiáng)烈，接口的適應(yīng)性就顯得尤為重要，而USB接口可以滿足此需求。

3.3 開放式產(chǎn)品架構(gòu)接口可適應(yīng)設(shè)計(jì)

ZHANG等［87］認(rèn)為開放式接口可以利用各種附加的功能模塊來提高產(chǎn)品的個性化，提出了一種基于模塊功能關(guān)聯(lián)矩陣和質(zhì)量屋的開放式接口設(shè)計(jì)方法，并應(yīng)用到電動汽車的電池包配置中。TAN等［88］提出了一種考慮客戶偏好的個性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)架構(gòu)的優(yōu)化方法，構(gòu)建了以客戶偏好和制造成本為總體績效指標(biāo)的利潤模型。MESA等［89］探討了開放式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品裝配/拆卸任務(wù)復(fù)雜性的評估尺度，研究了產(chǎn)品變體與不同模塊及其接口的匹配。MA等［90］針對開放式架構(gòu)產(chǎn)品組成模塊的零件裝配順序規(guī)劃和模塊之間的裝配順序規(guī)劃，設(shè)計(jì)了開放式架構(gòu)產(chǎn)品模塊裝配順序。

開放式客戶體驗(yàn)是開放式架構(gòu)產(chǎn)品的重要特征?？蛻趔w驗(yàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)與改進(jìn)有顯著的影響，尤其對于個性化需求產(chǎn)品而言。顧佩華等［83］從產(chǎn)品的技術(shù)因素方面提出以產(chǎn)品的兼容性和生命周期的模塊化兩個關(guān)鍵指標(biāo)來描述產(chǎn)品的開放特征和開放程度。ZHENG等［91］從硬件、軟件和服務(wù)角度研究了開放式架構(gòu)產(chǎn)品的特征、評價(jià)準(zhǔn)則、開發(fā)方法和驅(qū)動共創(chuàng)范式。SONG等［92］提出了一種基于VR的客戶交互系統(tǒng)，在開放式架構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)過程中可為客戶提供近距離的真實(shí)體驗(yàn)，客戶通過系統(tǒng)提供的虛擬環(huán)境界面進(jìn)行虛擬操作和評估產(chǎn)品來審視產(chǎn)品設(shè)計(jì)。CHEN等［93］提出了一種考慮了產(chǎn)品適應(yīng)性和模塊多樣性的開放式架構(gòu)產(chǎn)品模塊配置優(yōu)化方法，通過合理規(guī)劃模塊類型，根據(jù)客戶需求、成本和產(chǎn)品適應(yīng)性來優(yōu)化配置開放式架構(gòu)產(chǎn)品。TAN等［94］針對產(chǎn)品傳統(tǒng)開發(fā)階段架構(gòu)、工藝和供應(yīng)商脫節(jié)問題，在開放式架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了客戶偏好、工藝資源、供應(yīng)商和制造成本，構(gòu)建了混合整數(shù)優(yōu)化模型以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最大化潛在利潤。

開放式架構(gòu)產(chǎn)品在開發(fā)過程中需適應(yīng)客戶需求的變化，可適應(yīng)設(shè)計(jì)方法為開放式架構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)提供了理論支撐［95］。ZHANG等［96］研究了開放式架構(gòu)可適應(yīng)產(chǎn)品模型，基于平臺、可替代的附加模塊以及連接平臺和模塊的開放式接口，對開放式架構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化。ZHANG等［97］提出了開放式接口建模和接口適應(yīng)性量化的方法，通過對接口適應(yīng)性的靈敏度分析驗(yàn)證了增強(qiáng)開放式接口適應(yīng)性的方法。CHEN等［98］提出了開放式架構(gòu)產(chǎn)品可適應(yīng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，建立了產(chǎn)品現(xiàn)有模塊適應(yīng)性和開放度的數(shù)學(xué)模型，確定適應(yīng)性產(chǎn)品配置的最佳設(shè)計(jì)。VARL等［99］分析了個性化架構(gòu)產(chǎn)品的可變性問題，探討了如何應(yīng)用適應(yīng)性、柔性和模塊化改善高度個性化的產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)的運(yùn)營，提出了個性化敏捷產(chǎn)品的開發(fā)過程框架。PENG等［100］提出了基于開源的產(chǎn)品概念，針對開放式架構(gòu)產(chǎn)品的個性化設(shè)計(jì)，闡述了基于可適應(yīng)設(shè)計(jì)的模塊規(guī)劃和接口設(shè)計(jì)方法。

基于開放式架構(gòu)的產(chǎn)品開發(fā)已在一些領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，如紙袋折疊機(jī)［83］、電腦和辦公座椅［84］、噴漆機(jī)［86，101］、自行車［88，91，94］、照相機(jī)［89］、減速器［90］、食品車［92］、摩擦疊焊機(jī)［93］、貼標(biāo)機(jī)［96］、電動汽車電池包［97］ 、工業(yè)涂裝機(jī)［98］、多功能電動汽車［100］等。開放式產(chǎn)品架構(gòu)是一種基于分布式消費(fèi)者和供應(yīng)商積極參與和協(xié)作的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造范式。由于開放式架構(gòu)所涉及方法和技術(shù)相對復(fù)雜，對知識的融合和組織管理要求高，目前還處于起步階段，對數(shù)據(jù)資源整合、交互界面開發(fā)、模塊間的耦合關(guān)聯(lián)關(guān)系、接口適應(yīng)性以及產(chǎn)品架構(gòu)的開放式設(shè)計(jì)方法等方面有待進(jìn)一步研究。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展以及追求個性化需求的意愿增加，其應(yīng)用領(lǐng)域必將更廣泛。

4 產(chǎn)品架構(gòu)的演化及開放式設(shè)計(jì)策略

4.1 產(chǎn)品架構(gòu)的演化

產(chǎn)品架構(gòu)是平臺概念的擴(kuò)展，是一種更深層次的協(xié)同，旨在應(yīng)對產(chǎn)品日趨個性化與多樣化的問題。隨著生產(chǎn)模式的進(jìn)步，產(chǎn)品架構(gòu)也在演化，從單一產(chǎn)品架構(gòu)向產(chǎn)品族架構(gòu)再到開放式產(chǎn)品架構(gòu)的方向演化。單一產(chǎn)品架構(gòu)以企業(yè)為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)規(guī)模效應(yīng)，主要采用大規(guī)模生產(chǎn)方式，通過標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品（一般作為其他產(chǎn)品總成的零部件）在不同總成中的充分通用。產(chǎn)品族架構(gòu)用來平衡企業(yè)和客戶，強(qiáng)調(diào)規(guī)模和范圍效應(yīng)，采用大規(guī)模定制方式和可重構(gòu)/柔性制造系統(tǒng)，通過共享的產(chǎn)品平臺的柔性接口集成不同的定制模塊，實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品變體的通用，以滿足客戶的多樣化需求。開放式架構(gòu)以客戶為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)規(guī)模和范圍效應(yīng)的同時(shí)提高產(chǎn)品價(jià)值與功效，采用大規(guī)模個性化方式和可重構(gòu)/韌性制造系統(tǒng)，通過公用的產(chǎn)品平臺的柔性接口集成不同制造商生產(chǎn)的定制模塊和個性化模塊，實(shí)現(xiàn)客戶的個性化需求。與產(chǎn)品族架構(gòu)相比，開放式架構(gòu)具備更大的通用體系，可以實(shí)現(xiàn)附加模塊的跨平臺通用，弱化了平臺之間的界限［102］。單一產(chǎn)品架構(gòu)、產(chǎn)品族架構(gòu)和開放式架構(gòu)的特征比較如表1所示。

4.1.1 產(chǎn)品架構(gòu)的演化方式

由前述內(nèi)容和表1可知，產(chǎn)品架構(gòu)的演化是隨著生產(chǎn)方式、企業(yè)追求目標(biāo)、客戶需求等的變化發(fā)展而來的。隨著從大規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模定制再到大規(guī)模個性化模式的轉(zhuǎn)變，相應(yīng)的制造系統(tǒng)和企業(yè)的效應(yīng)目標(biāo)也發(fā)生了變化。SHIBATA等［103］從產(chǎn)品架構(gòu)的進(jìn)化視角分析了1962年到1997年數(shù)字控制器架構(gòu)的進(jìn)化史，推斷出產(chǎn)品架構(gòu)是從集成式架構(gòu)到模塊化架構(gòu)再到開放式架構(gòu)的演變，同時(shí)他們也認(rèn)為，在特定情況下進(jìn)化方向不完全都是嚴(yán)格遵循此模式的。從產(chǎn)品開發(fā)角度，隨著客戶消費(fèi)理念及參與意識的提高，產(chǎn)品架構(gòu)的策略也必須相應(yīng)變革或升級。產(chǎn)品架構(gòu)在廣義上的升級、變革和轉(zhuǎn)變等被統(tǒng)一稱為架構(gòu)演化，主要包括三個方面：①架構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的演化，表現(xiàn)為模塊化、平臺化及跨平臺化的轉(zhuǎn)變；②架構(gòu)開發(fā)策略的變化，主要表現(xiàn)為模塊類型的接口性質(zhì)變化及設(shè)計(jì)方法的調(diào)整；③架構(gòu)組織管理的轉(zhuǎn)變，指企業(yè)和客戶主導(dǎo)地位的變化、客戶參與產(chǎn)品開發(fā)過程的意愿改變等。產(chǎn)品架構(gòu)演化方式如圖4所示。

產(chǎn)品架構(gòu)的演化是由知識技術(shù)和客戶需求推動的，同時(shí)受生產(chǎn)方式和企業(yè)當(dāng)時(shí)所處情景的影響。在產(chǎn)品升級過程中，產(chǎn)品架構(gòu)的演化是一種與情景相匹配的策略［104］。模塊化也是產(chǎn)品架構(gòu)演化的一個重要因素，可以促進(jìn)產(chǎn)品的多樣性、可重構(gòu)性和易升級性。模塊作為最基本的產(chǎn)品構(gòu)成單元，是一個具有“功能”的相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體，在設(shè)計(jì)過程中要求模塊具有高內(nèi)聚度與模塊間具有低耦合度，從而減弱模塊間的復(fù)雜性。此外，模塊也不是固定不變的，會隨著產(chǎn)品的進(jìn)化而改變，有些功能模塊會被重新規(guī)劃成少數(shù)幾個集成模塊。在產(chǎn)品架構(gòu)演化過程中，模塊結(jié)構(gòu)的相對獨(dú)立性將會越來越受重視。

4.1.2 產(chǎn)品架構(gòu)的模塊化演化

在產(chǎn)品架構(gòu)開發(fā)過程中，當(dāng)已有產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模塊間（包括平臺架構(gòu)與模塊間）作用界面（亦稱接口）存在局限性時(shí)，可以通過接口演化或升級來克服。不管采用哪種架構(gòu)策略，（公共）平臺架構(gòu)一般具備多個接口，相當(dāng)于總線接口，定制模塊和/或個性化模塊通過總線接口與平臺連接［105］。定制模塊除了與平臺之間存在接口外，定制模塊間或定制模塊與個性化模塊間也有接口。單一產(chǎn)品架構(gòu)要求接口簡便且標(biāo)準(zhǔn)化，便于采用大規(guī)模生產(chǎn)方式，但產(chǎn)品多樣化受限。因此，在產(chǎn)品架構(gòu)演化過程中，接口應(yīng)具有更大的柔性或適應(yīng)性，便于集成來源于不同制造商的附加模塊，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化和客戶的個性化需求。尤其對于開放式產(chǎn)品架構(gòu)，定制模塊因需要供客戶選擇配置而呈現(xiàn)出多樣化，接口的適應(yīng)性就比較突出。此外，如果接口具有較好的適應(yīng)性，將有助于客戶自己設(shè)計(jì)或委托開發(fā)的個性化模塊裝配到平臺或定制模塊上。

如汽車，不再僅僅作為一種出行的交通工具，已成為人們生活和工作的一部分。目前，一些汽車生產(chǎn)企業(yè)已認(rèn)識到產(chǎn)品開放式創(chuàng)新的重要性，嘗試基于開放式架構(gòu)開發(fā)新一代產(chǎn)品。根據(jù)客戶需求和型譜對各細(xì)分市場汽車進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，在開發(fā)初期就考慮平臺間的差異性和通用性以及客戶的個性化需求，規(guī)劃各模塊在不同平臺間的變型及模塊間的接口。架構(gòu)戰(zhàn)略給現(xiàn)代汽車開發(fā)提供了一條嶄新的思路，是一種更為靈活的整車規(guī)劃和研發(fā)戰(zhàn)略，提供了更為廣泛和靈活的產(chǎn)品規(guī)劃方式，如美國通用汽車公司、日本豐田汽車公司、德國大眾汽車公司、國內(nèi)的上汽公司等已采用了架構(gòu)戰(zhàn)略［7］。汽車傳統(tǒng)開發(fā)平臺是一種面向產(chǎn)品族的平臺，采用相同的動力總成和底盤結(jié)構(gòu)，且共享一部分其他模塊和零部件［102］，不同的傳統(tǒng)平臺之間，模塊和零部件的通用性較差，即各傳統(tǒng)平臺之間是有界限的。架構(gòu)平臺基于共性的模塊，通用性更強(qiáng)，它與傳統(tǒng)產(chǎn)品平臺的最大不同在于可以實(shí)現(xiàn)模塊的跨平臺通用。

在大多數(shù)情形下，生產(chǎn)企業(yè)要選擇的并不是某種模式的產(chǎn)品架構(gòu)，而是應(yīng)該根據(jù)不同的客戶需求對哪些功能部件采用不同類型模塊的方式來處理［104］。產(chǎn)品族架構(gòu)或開放式架構(gòu)只是產(chǎn)品架構(gòu)演化過程中的一種模式，并不表示為最終設(shè)計(jì)。在企業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品升級過程中，產(chǎn)品架構(gòu)不是一成不變的，也會在不同架構(gòu)模式之間切換。不管是單一產(chǎn)品架構(gòu)還是產(chǎn)品族架構(gòu)或開放式架構(gòu)，都是追求產(chǎn)品的通用化、提高開發(fā)效率、減少生產(chǎn)成本及滿足客戶需求的一種模式。如果企業(yè)實(shí)施開放式架構(gòu)比產(chǎn)品族架構(gòu)所取得的效益更差，或者說自身技術(shù)達(dá)不到，那就沒有必要也沒有意義去推行。因此，可以認(rèn)為，實(shí)施開放式架構(gòu)是有一定條件的，與企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)模、技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)力、產(chǎn)品的用途、供應(yīng)商協(xié)同能力等密切相關(guān)，此外，還需研判產(chǎn)品的進(jìn)化趨勢和客戶的消費(fèi)理念變化等問題。

4.2 產(chǎn)品架構(gòu)開放式設(shè)計(jì)策略

4.2.1 開放式架構(gòu)產(chǎn)品模塊類型

在大規(guī)模個性化模式背景下，客戶的差異化需求以及參與產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程的意愿越來越迫切，這就需要更多的具有不同功能要求的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。為應(yīng)對此問題，企業(yè)可利用一個開放式的產(chǎn)品架構(gòu)，基于適應(yīng)性接口配置可變功能模塊或異質(zhì)性模塊以滿足客戶個性化的需求。大規(guī)模個性化設(shè)計(jì)是大規(guī)模定制化設(shè)計(jì)朝著面向客戶參與設(shè)計(jì)過程以實(shí)現(xiàn)個性化需求的必然選擇。面向大規(guī)模個性化客戶需求的實(shí)現(xiàn)過程，聚焦個性化需求識別與可視化、客戶體驗(yàn)評價(jià)、個性化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)，從而構(gòu)建以開放式設(shè)計(jì)平臺為核心的大規(guī)模個性化設(shè)計(jì)流程。開放式架構(gòu)產(chǎn)品在配置設(shè)計(jì)過程中需適應(yīng)客戶的個性化需求變化，為了使產(chǎn)品在保持低成本的同時(shí)滿足客戶個性化需求，融合可適應(yīng)設(shè)計(jì)是行之有效的方法。

產(chǎn)品架構(gòu)在一定階段內(nèi)是比較固定的，不會隨著客戶需求變化而輕易改動。開放式架構(gòu)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、配置及使用過程中需適應(yīng)客戶的個性化需求變化，個性化需求驅(qū)動下的產(chǎn)品可適應(yīng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為企業(yè)響應(yīng)市場及滿足客戶的重要方法。開放式架構(gòu)產(chǎn)品由公共平臺（MP）、定制模塊（MC）和個性化模塊（MI）組成，由于產(chǎn)品架構(gòu)是共享的，它不依賴于附加模塊，因此公共平臺居主導(dǎo)地位，定制模塊和個性化模塊為從屬地位，定制模塊在產(chǎn)品開發(fā)初期可預(yù)先由企業(yè)開發(fā)以供客戶選擇配置，因此，模塊劃分和模塊類型規(guī)劃是開放式架構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

在開放式架構(gòu)產(chǎn)品模塊規(guī)劃時(shí)，通過分析零部件間功能結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用層次分析法等方法分析各準(zhǔn)則的相對重要度，基于聚類算法獲得不同的零部件聚類方案，建立產(chǎn)品模塊化層次結(jié)構(gòu)?？紤]模塊間接口的強(qiáng)度和密度，以模塊高內(nèi)聚度和模塊間低耦合度為優(yōu)化目標(biāo)，建立開放式架構(gòu)產(chǎn)品模塊的Pareto解集，優(yōu)選模塊方案，完成開放式架構(gòu)產(chǎn)品的模塊劃分；分析零部件分類屬性特征（標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和定制件）及其裝配約束關(guān)系時(shí)，利用質(zhì)量功能配置計(jì)算性能指標(biāo)相對客戶需求的重要度，建立模塊屬性評價(jià)集，根據(jù)不同類型指標(biāo)的影響度所占比例確定模塊所屬類型［105］。

4.2.2 產(chǎn)品架構(gòu)的開放式設(shè)計(jì)策略

開放式設(shè)計(jì)立足于客戶參與設(shè)計(jì)進(jìn)程，基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)通過產(chǎn)品全壽命周期的虛實(shí)融合，利用已存物理產(chǎn)品與虛擬產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中的協(xié)同作用，通過建立“真實(shí)的”虛擬模型，不斷達(dá)到虛擬產(chǎn)品與期望的實(shí)際設(shè)計(jì)產(chǎn)品的趨同性，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率［106］。一部分大規(guī)模個性化產(chǎn)品利用堆積原理以逐層增加材料的方式生成三維實(shí)體的3D打印技術(shù)具有較大的優(yōu)勢。基于開放式架構(gòu)，客戶根據(jù)自身的個性化需求參與到信息模型的建立過程中，使客戶享受最為舒適的產(chǎn)品和服務(wù)體驗(yàn)，已成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開放式設(shè)計(jì)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

此外，開放式創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程往往也會繼承、重用已有產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，通過構(gòu)建一個提供創(chuàng)新設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)方法等服務(wù)的平臺，可以減少設(shè)計(jì)重復(fù)性工作，能有效加快設(shè)計(jì)進(jìn)程。大數(shù)據(jù)技術(shù)也改變了開放式產(chǎn)品開發(fā)模式與設(shè)計(jì)進(jìn)程［107］，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下客戶與企業(yè)設(shè)計(jì)人員需進(jìn)行交互式信息互動。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的融合，基于云計(jì)算的設(shè)計(jì)服務(wù)平臺必將受到關(guān)注，通過對設(shè)計(jì)資源的服務(wù)化封裝，開放式設(shè)計(jì)服務(wù)平臺可最大限度地實(shí)現(xiàn)資源共享與優(yōu)化配置以及任務(wù)協(xié)同工作。作為開放式創(chuàng)新的新形態(tài)，眾包模式打通了任務(wù)發(fā)包者與互聯(lián)網(wǎng)終端大眾網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的供需匹配通道，是一種新的“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式，利用眾包設(shè)計(jì)可拓寬設(shè)計(jì)渠道和設(shè)計(jì)空間，提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和制造資源的利用效率［108］。因此，開放式設(shè)計(jì)不僅考慮產(chǎn)品如何生產(chǎn)出來，還要從管理角度去思考，如何組織、協(xié)調(diào)客戶與企業(yè)訂單轉(zhuǎn)化，如何利用大數(shù)據(jù)挖掘工具，通過云端數(shù)據(jù)反饋的客戶體驗(yàn)結(jié)果，開發(fā)出滿足客戶個性化需求的功能產(chǎn)品。

在此，以汽車為例簡要說明產(chǎn)品架構(gòu)開放式設(shè)計(jì)策略。年輕一代消費(fèi)者對汽車個性化的要求與日俱增，這將促使汽車制造企業(yè)不僅需為客戶提供使用功能，還需與客戶進(jìn)行情感溝通，預(yù)先判斷客戶的需求，避免同質(zhì)化競爭，提升產(chǎn)品的潛力。個性化模式未來必將成為汽車產(chǎn)業(yè)鏈中重要的一環(huán)，也是汽車生產(chǎn)企業(yè)直通消費(fèi)者而進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最佳路徑。因此，汽車開發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)基于整車技術(shù)、人工智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，整合開發(fā)平臺并構(gòu)建開放式架構(gòu)平臺，建立與消費(fèi)者/用戶之間的連接，實(shí)現(xiàn)個性化需求。當(dāng)前，大多數(shù)汽車企業(yè)已經(jīng)建立起了完整的數(shù)字化體系，如利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行裝配仿真和運(yùn)動仿真、應(yīng)用VR/AR等數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)進(jìn)行協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì)與客戶需求交互、在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下利用社會資源進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)等，通過數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品的適應(yīng)性、識別仿真缺陷及優(yōu)化產(chǎn)品的性能等［109］。汽車眾包的推動力來源于消費(fèi)者，汽車企業(yè)通過發(fā)起眾包活動，征集整車外觀、內(nèi)飾草圖和效果圖等，吸引一般消費(fèi)者和專業(yè)設(shè)計(jì)師的參與。如洛克汽車公司倡導(dǎo)汽車開放式設(shè)計(jì)理念，并構(gòu)建設(shè)計(jì)師、工程師、制造商和愛好者共創(chuàng)汽車及相關(guān)零部件的社區(qū)，基于開放式架構(gòu)平臺，充分挖掘客戶需求，將汽車研發(fā)的流程與客戶共享，同時(shí)與零部件供應(yīng)商分享產(chǎn)品信息，使得參與者敢于在平臺上分享創(chuàng)意和方案［110］。

產(chǎn)品架構(gòu)開放式設(shè)計(jì)策略如圖5所示。

5 分析與討論

本文主要以產(chǎn)品架構(gòu)的相關(guān)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對國內(nèi)外產(chǎn)品架構(gòu)開發(fā)模式和設(shè)計(jì)內(nèi)容的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析與綜述，概括了架構(gòu)的內(nèi)涵和作用，分析比較了單一產(chǎn)品架構(gòu)、產(chǎn)品族架構(gòu)和開放式產(chǎn)品架構(gòu)的特征、聯(lián)系和區(qū)別。單一產(chǎn)品架構(gòu)以企業(yè)為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)規(guī)模效應(yīng)，主要采用大規(guī)模生產(chǎn)方式，通過標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在不同總成中的充分通用，但對客戶需求的動態(tài)變化、系列產(chǎn)品全局與局部協(xié)同設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的可重構(gòu)性考慮不足。產(chǎn)品族架構(gòu)平衡企業(yè)和客戶，強(qiáng)調(diào)規(guī)模和范圍效應(yīng)，采用大規(guī)模定制方式和可重構(gòu)/柔性制造系統(tǒng)，通過共享的產(chǎn)品平臺的柔性接口集成不同的定制模塊，實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品變體的通用，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)適應(yīng)性以及客戶體驗(yàn)產(chǎn)品開發(fā)過程考慮不足。開放式架構(gòu)以客戶為主導(dǎo)，希望在強(qiáng)調(diào)規(guī)模和范圍效應(yīng)的同時(shí)提升產(chǎn)品價(jià)值與功效，可采用大規(guī)模個性化方式和可重構(gòu)/韌性制造系統(tǒng)，通過公用的產(chǎn)品平臺的柔性接口集成不同制造商生產(chǎn)的定制模塊和個性化模塊，這對企業(yè)具有較大的挑戰(zhàn)性。

隨著產(chǎn)品架構(gòu)內(nèi)涵的不斷擴(kuò)展，產(chǎn)品架構(gòu)開發(fā)模式、設(shè)計(jì)方法、組織管理等方面的相關(guān)研究也在不斷完善。產(chǎn)品架構(gòu)不是一成不變的，而是隨著新一代信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展而演化。隨著從大規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模定制再到大規(guī)模個性化模式的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品架構(gòu)也從單一產(chǎn)品架構(gòu)到產(chǎn)品族架構(gòu)再到開放式產(chǎn)品架構(gòu)的方向演化。與產(chǎn)品族架構(gòu)相比，開放式架構(gòu)具備更大的通用體系，可以實(shí)現(xiàn)附加模塊的跨平臺通用，弱化了平臺之間的界限。在新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)開發(fā)環(huán)境下，學(xué)科與學(xué)科、行業(yè)與行業(yè)融合的必要性和優(yōu)勢日漸凸顯，開放式設(shè)計(jì)可以讓客戶參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中，開放式創(chuàng)新已成為制造企業(yè)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提升產(chǎn)品價(jià)值的一種模式，可充分利用外部資源，將企業(yè)內(nèi)外部技術(shù)有效地結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)客戶個性化需求和產(chǎn)品創(chuàng)新。

當(dāng)前大多數(shù)企業(yè)仍采用大規(guī)模定制或淺層個性化開發(fā)模式，離真正的個性化模式還有一定距離，產(chǎn)品架構(gòu)的開放式設(shè)計(jì)還面臨許多挑戰(zhàn)。作為產(chǎn)品架構(gòu)的有效支撐技術(shù)，架構(gòu)模塊化研究的理論成果較為豐富，有效的模塊類型識別和模塊劃分方法有助于架構(gòu)的構(gòu)建。但隨著工程實(shí)踐中架構(gòu)復(fù)雜性增加，嚴(yán)格的模塊化或集成化架構(gòu)有時(shí)較困難，融合模塊化或集成化也是行之有效的方法。為快速響應(yīng)客戶需求和可變功能要求，產(chǎn)品架構(gòu)的適應(yīng)性也得到了研究者的關(guān)注。同時(shí)，產(chǎn)品開放式設(shè)計(jì)是一個比較復(fù)雜的任務(wù)，涉及設(shè)計(jì)方法、信息網(wǎng)絡(luò)、架構(gòu)策略以及組織管理等，需要從宏觀角度提煉該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。今后的研究趨勢包括：

（1）針對細(xì)分市場下異質(zhì)性需求的產(chǎn)品，不同的企業(yè)采用不同的開發(fā)模式。不管是單一產(chǎn)品架構(gòu)、產(chǎn)品族架構(gòu)或開放式架構(gòu)，它們都是產(chǎn)品的開發(fā)模式，旨在追求產(chǎn)品功能的可變性、設(shè)計(jì)效率的提高、開發(fā)成本的降低以及設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。確定合適的產(chǎn)品架構(gòu)開發(fā)模式需綜合考慮產(chǎn)品的規(guī)模、技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)力、產(chǎn)品的用途、供應(yīng)商協(xié)同能力。

（2）在大規(guī)模個性化模式下，為更好地滿足個性化需求，開放式架構(gòu)產(chǎn)品制造企業(yè)需提供不同功能的定制模塊供客戶選擇配置，并且允許客戶添加或替換由其自身或第三方制造商開發(fā)的個性化模塊。因此，公共平臺與附加模塊之間、定制模塊之間以及定制模塊與個性化模塊之間的接口適應(yīng)性顯得很重要，模塊接口適應(yīng)性評估需進(jìn)一步研究。

（3）在產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，完全獨(dú)立的模塊是鮮見的，模塊之間往往存在著耦合關(guān)聯(lián)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品適應(yīng)性更改時(shí)產(chǎn)生迭代，增加了產(chǎn)品開發(fā)周期和成本。為此，需分析不同類型模塊之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，研究模塊間的耦合機(jī)理，提出耦合處理策略。

（4）新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合形成的智能制造技術(shù)，推動了產(chǎn)品開發(fā)模式的變革，開放式設(shè)計(jì)允許客戶參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中。開放式創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論與技術(shù)比較缺乏，導(dǎo)致開放式創(chuàng)新在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用所帶來的比較優(yōu)勢不明晰，應(yīng)用過程中所需攻克的問題和技術(shù)不清楚，因此，產(chǎn)品的開放式創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法有待進(jìn)一步研究。

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