Product family design offers a cost-effective solution for providing a variety of products to meet the needs of diverse markets. At the beginning of product family design, designers must decide what can be shared among the product variants in a family. Optimal design formulations have been developed by researchers to find one optimal component sharing solution based on commonality, cost or technical performance of a product family. However, these optimization methods may not be able to apply in consumer product design because some metrics (e.g., visual appeal and ergonomics) of a consumer product cannot be formulized. In this paper, we suggest a tradeoff between commonality and the quality of the modular architecture in product family platform selection. We introduce a method for designers to identify multiple component sharing options that lie along a Pareto front of maximum commonality and strategic modularity. The component sharing options along the Pareto front can be evaluated, compared, and further modified. We demonstrate the method using a case study of product family platform selection of high-end and low-end impact drivers and electric drills. In the case study, the quality of the modular architecture is evaluated using a design structure matrix (DSM) for each of product variants. Three architectures along the Pareto front with maximum commonality, optimal modularity, and a balanced solution of the two metrics are highlighted and further examined to validate the effectiveness of our method.

中文翻译：

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使用最大通用性和战略模块化的帕累托前沿选择产品系列平台

产品系列设计为提供多种产品以满足不同市场的需求提供了一种具有成本效益的解决方案。在产品系列设计之初，设计人员必须决定在一个系列中的产品变体之间可以共享什么。研究人员已开发出最佳设计公式，以根据产品系列的通用性、成本或技术性能找到一种最佳组件共享解决方案。然而，这些优化方法可能无法应用于消费品设计，因为消费品的某些指标（例如，视觉吸引力和人体工程学）无法公式化。在本文中，我们建议在产品系列平台选择中在通用性和模块化架构的质量之间进行权衡。我们为设计人员引入了一种方法来识别多个组件共享选项，这些选项位于最大通用性和战略模块化的帕累托前沿。可以评估、比较和进一步修改沿帕累托前沿的组件共享选项。我们使用高端和低端冲击起子和电钻的产品系列平台选择案例研究来演示该方法。在案例研究中，使用每个产品变体的设计结构矩阵 (DSM) 来评估模块化架构的质量。帕累托前沿的三个架构具有最大的通用性、最优的模块化和两个指标的平衡解决方案，被突出显示并进一步检查以验证我们方法的有效性。可以评估、比较和进一步修改沿帕累托前沿的组件共享选项。我们使用高端和低端冲击起子和电钻的产品系列平台选择案例研究来演示该方法。在案例研究中，使用每个产品变体的设计结构矩阵 (DSM) 来评估模块化架构的质量。沿帕累托前沿的三个架构具有最大的通用性、最佳的模块化和两个指标的平衡解决方案被突出显示并进一步检查以验证我们方法的有效性。可以评估、比较和进一步修改沿帕累托前沿的组件共享选项。我们使用高端和低端冲击起子和电钻的产品系列平台选择案例研究来演示该方法。在案例研究中，使用每个产品变体的设计结构矩阵 (DSM) 来评估模块化架构的质量。沿帕累托前沿的三个架构具有最大的通用性、最佳的模块化和两个指标的平衡解决方案被突出显示并进一步检查以验证我们方法的有效性。使用每个产品变体的设计结构矩阵 (DSM) 来评估模块化架构的质量。帕累托前沿的三个架构具有最大的通用性、最优的模块化和两个指标的平衡解决方案，被突出显示并进一步检查以验证我们方法的有效性。使用每个产品变体的设计结构矩阵 (DSM) 来评估模块化架构的质量。帕累托前沿的三个架构具有最大的通用性、最优的模块化和两个指标的平衡解决方案，被突出显示并进一步检查以验证我们方法的有效性。