2.1.1 產品自適應

產品能自主適應需求的變化是產品自適應設計的目標。產品自適應要素是以產品為核心，采用設計變更或迭代設計方式以適應新的需求或新的環境。如圖2-1所示，產品自適應特征主要體現在可靠性、穩健性、模塊化和可定制性四個方面。

圖2-1 產品自適應的特征

1）產品內部變化的適應性：可靠性。可靠性一般是指元件、產品、系統在指定的環境中，且在一定時間內、在一定條件下無故障地執行指定功能的能力或可能性。包括從故障中恢復或預防故障的概率、從部分故障中恢復的能力或相對于潛在故障模式的可靠性。產品內部變化的適應性可通過耐久性、可維修性和設計可靠性體現。其中，耐久性是指產品使用無故障或使用壽命長；可維修性是指當產品發生故障后，能夠很快、很容易地通過維護或維修排除故障；設計可靠性是決定產品質量的關鍵，由于人機系統的復雜性、操作的差錯及使用環境的影響，發生錯誤的可能性依然存在，尤其在復雜設計中，需要非常高的可靠性。產品的可靠性可通過可靠度、失效率、平均無故障間隔等來評價，并通過設計故障安全、冗余和并行子系統來實現。

2）不可控的外部變化適應性：穩健性。如操作環境的變化，制造、供應鏈、材料的可用性。產品對這些制造和操作條件的變化適應性通常用穩健性來度量。產品具備穩健性的重要方法是穩健設計，最早的研究始于第二次世界大戰后的日本，田口玄一博士于1950—1958年創立的三次設計法（Three Stage Design）奠定了穩健性設計的理論基礎，所以穩健性設計方法也稱田口方法。穩健設計使用S/N（信噪比）評估產品的穩健性，在參數設計上采用聚焦于最小化過程變異或使產品、過程對環境變異最不敏感的實驗設計方法，使產品具備適應不可控的外部變化的能力。

3）產品進化適應性：模塊化。模塊化是實現產品對環境和用戶個性化需求適應性的重要方法。模塊化一般指使用模塊的概念對產品或系統進行規劃和組織。產品的模塊化設計是在一定范圍內，對功能不同或者功能相同而性能、規格不同的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同的產品，以滿足市場不同需求的設計方法。模塊化設計方法通過一般研究設計實體之間的耦合強度，實體的相互作用比與外部的相互作用更大，它們被組合在一起形成一個潛在的模塊。通過模塊化方法設計出的產品有不同類型的功能：基本功能、接口功能、擴展功能和自定義功能。其中，基本功能對系統至關重要，并且通常是反復出現的；接口功能將模塊組合在一起（定位、緊固、適應匹配元素）；擴展功能可能需要可選模塊；自定義功能是非標準的，可以針對特定客戶實現，并且通常不會模塊化，因為其他客戶的需求有限。綜合而言，模塊化是提高產品可擴展性、可配置性，進而實現產品自適應變換的一種重要途徑，也是產品自適應設計的一種關鍵特征。

4）全新需求適應性：可定制性。產品的可定制性強調設計需求產生后，產品通過變換滿足需求的難易程度。例如，飛行器設計中任務參數、有效載荷、射程、武器系統的變化，對于這種類型的適應性沒有常規的措施，所以我們將它稱為可定制性。與可定制性相關的關鍵研究是產品的設計變更理論，產品設計變更以適應需求的可行性、難度、成本和時間，變更（產品需求）可能產生在客戶端，也可能是產品設計缺陷修改，甚至可能是產品開發、原型制作、全面生產或全面部署之后的故障等。通過對產品設計信息的關聯約束建模，以及設計變更影響的評估預測，結合設計方法實現面向需求的產品定制。可定制性也稱產品通過定制滿足需求的能力，其深入研究為縮短產品開發周期提供最大可能。