基于工作包的模塊化設計方法研究及應用

陸群峰，顧新建，王有虹，張 晶

(1.浙江大學 機械工程學院，浙江 杭州 310027；2.中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 技術研發(fā)中心，江蘇 常州 213011)

隨著商業(yè)全球化的形成，各行各業(yè)都需要面對復雜多變的市場需求.對于現(xiàn)代企業(yè)來說，其競爭力體現(xiàn)在,滿足產品質量和成本控制的前提下快速響應客戶多樣化、個性化需求的能力[1].因此，德國工業(yè)4.0將“快速、有效、個性化的產品供應”作為核心目標，采用多種手段來進一步深化大批量定制的實現(xiàn)[2].產品的設計過程是大批量定制的關鍵，是影響產品成本、質量以及客戶需求響應符合度的重要一環(huán)[3].在當前的市場環(huán)境下，企業(yè)需要利用新一代信息技術支持面向大批量定制的產品設計(Design For Mass Customization, DFMC)，并開展產品模塊化工作，在產品模塊化的基礎上開展基于互聯(lián)網的專業(yè)化分工協(xié)同設計，提高設計效率，以實現(xiàn)快速、有效、個性化的產品供應[4].

DFMC的主要目的是縮短產品的設計周期，提高產品設計質量以及企業(yè)生產全過程對市場的快速響應能力[5]，是企業(yè)實現(xiàn)設計模式變革的理論基礎.然而，當前業(yè)內對DFMC的研究重點仍放在模塊的配置選型[6-8]、自動化建模[9-10]、三維建模軟件及仿真工具的集成環(huán)境搭建等方面[11]，更多面向產品設計時零部件的生成與評價過程，而從總體上對設計過程進行全局優(yōu)化、設計的專業(yè)化分工協(xié)同、各類設計資源的有機融合等系統(tǒng)性的問題考慮較少，因此對設計工作的支持力度仍較為有限.

為了更好地實現(xiàn)面向大批量定制的設計，本文提出基于工作包的模塊化設計方法.該方法以客戶需求為導向，以專業(yè)化分工協(xié)同的設計流程為核心，以各類設計資源有機融合為支撐，通過信息化的實施來支持產品的大規(guī)模定制設計.

1 產品模塊化過程與產品模塊化程度評價

基于工作包的模塊化設計方法的核心是集成所有設計資源的產品技術平臺.這些設計資源已經過完善論證，且是有序化的和模塊化的，通過流程化的各種工作包的形式提供，使不同粒度的設計資源及組合能被快速重用.

此處的模塊化是廣義概念，其對象不僅是零部件等實體，還包括與之相關的各類資源及設計過程.模塊化的資源要素包括：已有的產品結構，零部件模塊資源，各類文檔、表單、模型的模版，設計時所采用的工具等.模塊化的過程要素可以按照設計流程、步驟、方法、數(shù)據(jù)運行邏輯、應達到的效果等，被劃分為不同類型的設計工作包.

在設計資源模塊化的基礎上，將產品技術平臺中模塊化資源按設計工作包聚集，并通過信息化方法嵌入集成化的軟件系統(tǒng)中，使得設計過程能夠得到計算機系統(tǒng)的輔助支持.這就形成了基于工作包的模塊化設計方法(圖1).

圖1 基于工作包的模塊化設計方法

2 模塊化全要素的產品技術平臺

為實現(xiàn)基于工作包的模塊化設計方法，本文提出模塊化全要素的產品技術平臺(Modular All Factor Product Technology Platform，MAF_PTP)的概念.該平臺深度融合了模塊化的設計流程與資源，是對產品設計過程的所有資源進行有機組合，形成新產品設計的基礎.模塊化全要素的產品技術平臺可以通過式(1)表述.

(1)

2.1 客戶需求表(Requirement Table，RT)

對一類產品來說，客戶需求表的字段名一般是固定不變的，但字段的具體取值是有變化的.產品技術平臺提供了一個集合所有對本類產品設計有實質性定義的客戶需求字段名的列表，有助于防止客戶需求輸入不全.同時，它摒除了客戶給出的無用信息，并在某些字段上給定可供優(yōu)選的項值，從而引導客戶進行產品定義.RT是產品設計的源頭，后續(xù)的所有設計都需要滿足它的要求.

2.2 設計流程(Design Process，DP)

DP是規(guī)范化的設計流程，其表現(xiàn)形式包括工作分解結構(Work Breakdown Structure，WBS)、泳道圖、設計流程網絡圖(Design Flow Network Diagram，DFND)等.設計工作包位于設計流程節(jié)點上[12].復雜產品的設計工作包之間的相互關系一般選用DFND描述.

產品設計流程一般遵循先確定關鍵方案，再進行結構總體設計，最后進行各類零部件詳細設計的大體順序.

關鍵方案指的是產品設計中最重要的若干解決方案，如齒輪箱的齒輪副方案，發(fā)動機的汽缸方案和冷卻方案等.關鍵方案直接決定產品的性能特點，是產品設計的核心內容.關鍵方案確定后，產品最重要的結構或者重要結構所需要的大致空間(時間)就能被確定下來了.因此，設計過程中需要先確定關鍵方案，再圍繞該方案進行產品結構的總體設計.

總體設計需要詳細考察并盡量滿足客戶給出的邊界限制及關鍵方案的結構要求，在此基礎上才能為產品中各分系統(tǒng)分配合理的設計空間.對于結構復雜的產品，總體設計還可能受某些關鍵子系統(tǒng)布局的影響，這就需要兩者的協(xié)調統(tǒng)一.總體設計一旦完成，各分系統(tǒng)之間相互聯(lián)系的接口就確定了.

在詳細設計時，各分系統(tǒng)應當在其被限定的接口內進行設計.只要遵循接口要求，各分系統(tǒng)之間的相互影響就能被隔離.此時，各分系統(tǒng)設計可以并行開展，從而縮短產品整體設計的周期.

圖2所示為實體產品的一種設計流程網絡圖.其中，最先執(zhí)行的工作包1和工作包2為關鍵方案設計，然后執(zhí)行的工作包3和工作包4為結構總體設計，最后進行詳細設計時，一般可以按照不同部件或子系統(tǒng)的分組(如工作包5和工作包6)進行相對獨立的設計.并且，部件或子系統(tǒng)的工作包也可以根據(jù)需要進一步細分.設計流程網絡圖的工作包之間存在以下4類關系：①串行關系，即只有執(zhí)行了前置工作包，才能啟動后置工作包，如工作包4和工作包5；②并行關系，可同時開展，從而縮短整體設計周期，如工作包1和工作包2,工作包5和工作包6；③交互關系，如工作包3和工作包4，兩者之間需要共同決定某些設計內容，存在較為復雜的數(shù)據(jù)交互邏輯，必須同時進行；④包含關系，如工作包5包含了工作包7、工作包8和工作包9.

圖2 實體產品的一種設計流程網絡圖

通過DFND規(guī)劃，可實現(xiàn)專業(yè)化分工協(xié)同，降低設計系統(tǒng)復雜性，從而壓縮設計周期、提高設計質量.

工作包一般是較為獨立的設計要素集合，具備特定的設計對象、資源和可交付成果，是設計師在某一設計階段的整體解決方案[12].它提供了設計的具體步驟，描述了設計對象的具體設計方法，具有輸入和輸出，包含模塊化資源庫的超級物料構成表、關鍵方案、三維主模型、文檔模版、可用知識、工作質量要求、可以借用的設計工具集等(圖3).

圖3 工作包的主要結構

圖3中：輸入表示設計活動的輸入信息，如客戶需求表中給出的需求信息或從前置工作包獲得的設計結果等；輸出表示工作包完成后產出的數(shù)據(jù)或對象，如傳遞給后續(xù)工作包的數(shù)據(jù)、零部件模型、圖紙、計算報告、技術條件等.

對各工作包中的要素進行分類歸納，可形成產品技術平臺中的要素集合.

2.3 超級物料構成表(Super Bill of Material，SBOM)

SBOM由通用物料構成表(Generic Bill of Material，GBOM)和事物特性表(Module Property Table, MPT)組成，即

SBOM={GBOM，MPT}

(2)

GBOM是在產品及零部件模塊化分析的基礎上，按照樹形結構建立的.它包括某類產品中所有零部件的組成情況及裝配關系.每個節(jié)點即一類零部件，在不同的產品中可以通過不同模塊實現(xiàn).MPT描述一個節(jié)點與多個模塊的對應關系，表征模塊的幾何特性、功能特性等信息.

例如，臺燈產品GBOM中都有燈泡節(jié)點，但不同產品使用的可能是白熾燈泡或LED燈泡.表1所示的燈泡節(jié)點事物特性表，包括白熾燈泡與LED燈泡的技術特征參數(shù).這些特征參數(shù)就是產品設計中選型的依據(jù).

表1 燈泡節(jié)點的事物特性表

2.4 關鍵方案(Key Plan，KP)

KP直接決定產品的性能特點，其影響范圍較大，通常會引起整個產品在結構上的本質變化.

KP可根據(jù)設計經驗來確定.一般來說，掌握產品主要介質流向的系統(tǒng)方案就是關鍵方案.介質流向可分為：①能量流，如發(fā)動機的汽缸將化學能轉化為機械能；②力流，如齒輪箱通過齒輪副改變輸入力矩；③電流，如變壓器中的變壓機構；④液流，如潤滑系統(tǒng)中的泵；⑤信息流，如計算機程序中的關鍵算法；⑥時間流，如旅游服務產品中關鍵景點的時間分配等.

KP也是一種模塊化資源.同一類關鍵方案可以通過表1所示的事物特性表來描述.

2.5 三維主模型(Three Dimensional Main Modal, TDMM)

TDMM包括零件特征、零件和部件的三維主模型，可實現(xiàn)參數(shù)化建模.其中零件特征主模型描述的是零件的典型結構特征，如軸的環(huán)槽、螺栓孔的形式等；零件主模型描述的是典型零件；部件主模型描述的是其包含的零部件種類及其裝配關系.

在基于工作包的模塊化設計中，通常優(yōu)先配置已有模塊，但有時也需要建立新模塊.由于模塊化資源庫建設時已規(guī)劃好模塊應當具備的基本特征，因此同一類模塊的特征大體是相似的，可以進行規(guī)范化建模.基于規(guī)范化的模型，將模型中關鍵特征用參數(shù)驅動生成，則可以實現(xiàn)參數(shù)化建模.零件特征、零件和部件的模塊化和參數(shù)化建模過程如圖4所示[4].

圖4 零件特征、零件和部件的模塊化和參數(shù)化建模過程

2.6 文檔模版集(Document Template Set，DTS)

DTS包括各類計算報告、BOM表、采購和制造技術條件、試驗報告、用戶使用說明書等結構性文檔的模版.它對一個文檔應當包含的基本內容進行了規(guī)劃，其中大部分文字性內容是固定的，只是生成結果根據(jù)項目的不同會發(fā)生改變，包括數(shù)據(jù)、圖表、仿真計算云圖等.采用DTS的目的是支持設計文檔自動生成.

2.7 設計知識模型(Design Knowledge，DK)

DK={CL,KF,KD}

(3)

在DK中，CL(Configuration Logic)為選型配置邏輯，描述的是來自客戶或前置工作包的性能、尺寸等要求與模塊或關鍵方案間的映射關系，如載荷要求與結構件承載能力、客戶接口與產品接口之間的匹配等.這些邏輯雖然簡單卻嚴格，可以有效支持模塊或關鍵方案的初步選型.KF(Knowledge Fragment)指碎片化的知識，是對某些設計對象、參數(shù)等的直觀性描述，能幫助設計師更好地理解和完成當前的設計任務.KD(Knowledge Document)指知識文檔，如設計規(guī)范、原則、各類標準等，為設計提供參考.

2.8 設計質量校核集(Quality Check Set，QCS)

QCS用于設計過程中硬性指標的符合性校驗.可將這些硬性指標分成如下兩類：①輸入輸出符合度的校驗，即設計是否滿足了客戶需求或前置工作包的要求；②產品規(guī)定性能的校驗，此類校驗一般需通過復雜計算，如承載件需通過有限元方法計算來校核最大應力，運動件需通過仿真方法進行干涉檢查等.

2.9 設計工具集(Tool Set，TS)

TS為用于輔助設計的工具的集合，可分為通用工具和專用工具.通用工具是市場上可購買的商品化軟件，如三維建模軟件、仿真軟件等.專用工具是為某個特定目的服務的專用軟件，可以是基于通用工具(如ANSYS軟件)的計算模型，也可以是專門為自己企業(yè)編制的程序.專用工具只適用于某個產品技術平臺的某一特定設計任務，且通常只在企業(yè)內部使用.專用工具建設的核心成員應當是具有資深設計經驗的設計師.這些人員能夠提供工具內所采用的算法、規(guī)則等關鍵知識.專用工具的建設一般不需要巨大的資本投入，但卻需要專業(yè)的知識，是企業(yè)核心技術能力的體現(xiàn).專用工具可采用APP(應用服務)的形式提供.

3 基于工作包的模塊化設計平臺實現(xiàn)

基于工作包的模塊化設計平臺的整體架構如圖5所示.該平臺可以分為6大系統(tǒng)，分別為基礎平臺系統(tǒng)、角色管理系統(tǒng)、產品管理系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)、需求匹配系統(tǒng)、導航式產品設計系統(tǒng).

3.1 基礎平臺系統(tǒng)

基礎平臺系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理、用戶管理、權限管理，以及基礎可拓展功能等子系統(tǒng)，負責平臺在基礎層面的數(shù)據(jù)流轉、邏輯協(xié)調等.

3.2 角色管理系統(tǒng)

角色管理系統(tǒng)管理所有與產品設計過程相關的用戶群體和部分管理者，包括營銷經理、部門經理、產品平臺經理、總體設計師、設計師、仿真設計師、技術專家、業(yè)務管理員和系統(tǒng)管理員等.這些系統(tǒng)用戶通過人機交互界面與其他系統(tǒng)相互交流.

在這些角色中，營銷經理負責客戶需求的創(chuàng)建、方案投標等工作；部門經理負責產品設計任務的分配、工作量的審核等；產品平臺經理負責產品技術平臺中各類要素的管理，如模塊的出入庫、設計流程調整、知識內容完善、設計工具更新等(產品平臺經理是產品技術平臺維護的核心角色)；總體設計師、設計師和仿真設計師基于平臺的幫助，負責進行客戶需求的響應和具體產品的設計，也有義務對產品技術平臺提出改進建議；技術專家負責對產品技術平臺中要素的新增、更改等過程進行評審，對具體產品設計的合理性進行審查；業(yè)務管理員負責功能執(zhí)行模塊中各類功能的維護，并輔助產品平臺經理執(zhí)行平臺的重大維護；系統(tǒng)管理員負責安全管理、用戶管理等平臺基本功能的維護.

3.3 產品管理系統(tǒng)

產品管理系統(tǒng)主要管理產品的所有設計資料，如產品基本信息、BOM結構、各類數(shù)據(jù)、設計報告、技術條件等，且記錄設計過程的執(zhí)行人員、曾經出現(xiàn)的設計質量問題等信息.產品管理的內容可用于產品生產過程的資料發(fā)放、運行過程的信息追溯.它也是應對客戶需求的資源池.

3.4 需求管理系統(tǒng)

在需求管理系統(tǒng)中，用戶或營銷經理可根據(jù)系統(tǒng)提供的界面填寫客戶需求表.在填寫客戶需求表后，會計師會跟蹤該需求，并將當前需求與已有需求比對，以滿足以往相似需求的已有產品作為初步備選產品.

圖5 基于工作包的模塊化設計平臺整體架構

3.5 需求匹配系統(tǒng)

需求匹配系統(tǒng)對備選的若干產品進行基本匹配性校驗，若存在基本參數(shù)符合要求的產品，則進入計算流程校核，進一步確認其性能是否符合要求.兩層校驗均通過的產品被認為完全滿足客戶需求，無需設計新產品，可直接遞交客戶確認，否則就通過新設計來滿足客戶要求.

設當前需求為：

RC=[r1C,r2C,…,rnC]

(4)

式中，r1c，r2C,…,rnC均為需求值.

需求項有不同的權重.權重系數(shù)矩陣為：

A=[A1,A2,…,An]

(5)

設已有需求列表為：

(6)

則需求相似度矩陣為：

(7)

得到S后，可選取Si中具有最小值的需求所對應的產品集，作為當前需求的備選產品，放入下一步校核流程.Si最小為0，表示該以往需求與當前需求完全一樣，相應產品可直接選用.

需求相似度比對的過程，實際上屬于實例推理的技術(Case-based Reasoning，CBR)范疇,僅滿足相似需求是不夠的，還應當確保產品對需求嚴格的符合性.這就需要進一步進行需求與產品的匹配性校驗，先進行基本匹配性校驗，再進行計算流程校核.

每個產品都有其基本的屬性參數(shù)，如齒輪箱實際的傳動比、發(fā)電機的額定功率等.將產品的基本屬性參數(shù)與客戶需求進行邏輯對比,即可確認產品屬性是否符合客戶需求.例如，如客戶需求中要求傳動比為i∈[99%,101%]×ic，若齒輪箱實際的傳動比屬于該范圍，則該項符合要求.基本匹配性的校驗可能需要經過一定的運算，往往需要較多經驗公式.

對于復雜產品，通常需要一定的計算分析過程才能確認是否滿足要求，如結構件強度的有限元計算、空間件的干涉分析等.因此，產品通過基本匹配性校驗后，還需進行計算校核來進一步確認其性能.基于工作包的模塊化設計方法能夠定制專門用于計算校核的工作包界面，自動搜集產品的數(shù)據(jù)和客戶需求數(shù)據(jù)，并植入各類工作包要素，實現(xiàn)對計算校核功能的輔助支持.

若不存在同時滿足上述兩層校核的產品，則需根據(jù)客戶需求進行新產品的設計.

3.6 導航式產品設計系統(tǒng)

導航式產品設計過程如圖6所示.

圖6 導航式產品設計過程

若以面向對象的編程方式進行類比，在基于工作包的模塊化設計平臺中，產品技術平臺相當于一個類，而具體的實例化產品就相當于基于這個類所生成的實例，新產品設計就是在逐個執(zhí)行設計工作包的過程中，不斷填充實例中數(shù)據(jù)的過程.工作包的輸入數(shù)據(jù)來自客戶需求和產品實例中已經設計完成的數(shù)據(jù)，而其輸出數(shù)據(jù)則可形成產品實例中的新數(shù)據(jù).

根據(jù)設計對象來劃分，典型的設計流程往往包含以下類型的工作包：關鍵方案設計、總體設計、部件設計、零件設計及總裝設計.新設計開始時，平臺會根據(jù)客戶需求對設計流程進行裁剪，若客戶不需要供方提供某些部件，則該部件本身的工作包可被裁掉，從而排除設計過程的冗余步驟.

平臺能夠判斷裁剪后步驟的執(zhí)行順序，在不同的時間節(jié)點按照流程自動激活設計任務包，并將其分配給相應設計師.

在工作包執(zhí)行中，平臺能夠識別當前任務需要的所有輸入信息，并自動執(zhí)行界面顯示；根據(jù)當前設計對象，結合設計輸入信息，從SBOM對應節(jié)點中自動推送符合要求的模塊，從關鍵方案庫中推送符合要求的方案，并推送對模塊或方案的分析結果，以輔助設計師進行配置設計；若不存在可推送模塊，平臺能啟動TDMM參數(shù)化驅動，生成三維模型；在需要分析計算的場景下，平臺可對后臺計算資源TS進行實時調用，并實現(xiàn)與計算資源之間的數(shù)據(jù)交互；在設計與計算分析完成后，平臺可依據(jù)設計質量控制項QCS，對設計質量、設計與需求符合度進行自動校驗；設計質量得到確認后，平臺能基于各類DTS，自動生成各類計算報告、技術條件、BOM表等設計文檔；最后，平臺可對產品的設計方案進行自動評估，如成本、實施周期、模塊化率等.在這些過程中，設計師能夠得到平臺設計知識模型KP提供的有針對性的信息參考，即知識找人.當針對該產品的所有工作包都被執(zhí)行后，新產品的設計也就完成了.

平臺的計算機輔助功能主要包括：需求管理系統(tǒng)能夠協(xié)助、引導客戶進行產品定義；需求匹配系統(tǒng)可通過推理確定備選產品，并具有對備選產品進行詳細審核的流程；導航式產品設計系統(tǒng)能夠通過大量信息化、智能化手段輔助設計流程的執(zhí)行，且這些手段貫穿于產品設計的整個過程.

4 案例分析

城軌產品的最終客戶是各城市的乘客，為了適應當?shù)氐穆肪€條件，體現(xiàn)當?shù)氐奶厣幕鞒鞘袑Τ擒壆a品往往會提出不盡相同的要求.城軌齒輪箱是城軌車輛的重要組成部分，終端客戶需求的頻繁變化會通過整車企業(yè)傳遞給城軌齒輪箱設計生產企業(yè).本文基于上述方法，針對城軌齒輪箱建立模塊化產品技術平臺；采用JAVA語言，結合Creo3.0、PDM系統(tǒng)等工具，開發(fā)基于工作包的模塊化設計平臺；將城軌齒輪箱產品技術平臺中的各類要素錄入該平臺，進行新需求的響應和新產品的設計.

在需求界面輸入各項所需數(shù)據(jù)后可形成新的客戶需求.將該需求與已有需求記錄比對后發(fā)現(xiàn)，存在一條相似需求記錄，該相似需求記錄對應了一個具體產品.對該產品進行基本匹配性的校驗后發(fā)現(xiàn)，其并不能完全滿足當前需求，故需進行新產品設計.

新產品設計時執(zhí)行裁剪后的設計流程.該設計流程包含關鍵方案設計、總體布局設計、零件設計、部件設計及總裝設計等多個典型工作包.

該新產品的關鍵方案設計包括齒輪副方案設計和軸承配置方案設計.這里以齒輪副方案設計的工作包來說明工作包中各類元素在設計過程的作用.圖7所示為齒輪副方案設計工作包案例.

圖7 齒輪副方案設計工作包案例

齒輪副方案設計工作包的輸入數(shù)據(jù)包含客戶提出的傳動比范圍、中心距、各類運營工況的電機力矩、速度和持續(xù)時間等，也包括從前期聯(lián)軸節(jié)設計中傳遞過來的齒根圓直徑最小值等參數(shù).

已有的齒輪副方案是關鍵方案庫的一部分，其事物特性表以數(shù)據(jù)表格的形式存儲在平臺中.將該方案的選型配置邏輯(表2)植入系統(tǒng)后臺.若存在完全符合選型配置邏輯的齒輪副方案，則將其選為新產品方案，否則就需重新設計方案.若存在多個完全符合的方案，則設計師可以根據(jù)這些方案被使用的頻次來決定，一般選用使用頻次最高的方案.

齒輪副方案被選定或重新設計后，可以點擊輸出參數(shù)界面中“齒形計算”、“可靠性校驗”等按鈕，此時平臺會調用后臺的計算程序，并向其傳遞輸入參數(shù)和設計參數(shù)，使其自動執(zhí)行，同時將程序得到的結果自動反填入工作包界面.

表2 齒輪副方案的選型配置邏輯

調用后臺程序對齒輪副方案進行工況校核后，可以得到各工況下的安全系數(shù)等.對于城軌齒輪箱的齒輪副來說，需要滿足表3所示的設計質量控制項要求，否則就判定為存在設計質量問題，需要調整設計參數(shù).

表3 齒輪副設計質量控制項要求

設計完成后，點擊界面右下方的導出按鈕，可以自動生成齒輪副方案設計報告.

因為所用工作包是關鍵方案設計的工作包，所以并沒有用到工作包中的SBOM和TDMM這兩大元素.SBOM和TDMM一般在零件設計和部件設計的工作包中起作用.

在部件設計時，平臺會自動從SBOM中對應部件位置統(tǒng)計部件所包含的零件節(jié)點，并針對每個零件節(jié)點進行零件設計.在這些零件設計完成后，平臺會啟動部件的TDMM，按照模型中的位置關系完成零件的自動裝配.

在零件設計時，平臺會自動統(tǒng)計SBOM中對應節(jié)點下的所有零件模塊，并依據(jù)選型配置邏輯進行選型.若不存在完全滿足邏輯的零件，則填寫設計參數(shù)進行新零件的設計，并啟動零件TDMM驅動生成零件.

在模塊化產品技術平臺的輔助下，對新產品的各工作包進行裁剪，就能夠最終得到完全符合客戶需求的城軌齒輪箱數(shù)字化產品.

5 結束語

大批量定制是工業(yè)4.0的目標，也是當前用戶的需求.為了有效地實現(xiàn)面向大批量定制的產品設計，本文提出了基于工作包的模塊化設計方法，將模塊化的思想從零部件拓展到所有的產品設計資源和過程，并將設計資源有機融入組成完整設計過程的工作包中，形成基于工作包的模塊化產品技術平臺.該產品技術平臺以面向大批量定制的產品設計流程為核心，以SBOM、關鍵方案、三維主模型、文檔模版集、設計知識模型、設計質量校核集、設計工具集等設計資源的模塊化組合為基礎，管控產品設計階段所有經過完備論證的模塊化過程和資源.在此基礎上，通過信息化手段將產品技術平臺嵌入集成式軟件系統(tǒng)，開發(fā)基于工作包的模塊化設計平臺，實現(xiàn)了對產品設計的全過程計算機輔助.

隨著產品訂單在該平臺上的持續(xù)執(zhí)行，平臺能夠不斷納入新產品開發(fā)時所生成的新資源，并統(tǒng)計模塊化資源被采用的場景、頻率等信息，推算模塊的優(yōu)選順序，從而實現(xiàn)資源庫的實時更新；還能夠搜集設計過程中出現(xiàn)的更改、迭代信息，為工作包的持續(xù)優(yōu)化提供參考.在這樣的模式下，基于工作包的模塊化設計平臺便能夠自我學習、不斷完善.基于工作包的模塊化設計方法和平臺能夠快速準確地滿足客戶的個性化需求，有效縮短產品的設計和制造周期，保證產品設計和制造質量，并控制產品成本，從而實現(xiàn)大批量定制設計.因此，它具有廣闊的工程化應用前景.