如今,人类生产生活对环境恶化产生了巨大的影响,而产品的设计与生产占据了较大比例,已经引起了学术界与工业界的广泛关注。但考虑到环境问题,很少有研究涉及产品系列架构及其全生命周期流程配置的联合优化。此外,在之前的研究中这两个优化问题背后的层次特征以及产品系列架构、全生命周期流程配置和环境问题之间的复杂相互作用也没有得到揭示和解决。因此,本文对考虑碳排放的产品系列模块化架构与全生命周期流程配置之间的联合优化进行了可持续设计研究。基于上述分析本文首先针对复杂产品模块化设计进行了研究,为产品系列模块化架构提供了理论前提,根据顾客需求提出了利用产品功能、结构、材料以及可回收性因素进行模块划分的方法。方法中基于FBS映射建立产品分解模型确定产品功能结构关系,再根据模块划分驱动因素关系建立相关综合矩阵,然后利用开发的改进NSGA2-FCM算法进行聚类分析以实现产品模块划分,并对算法性能进行比较分析,证明了算法的有效性。另外,为了解决产品系列可持续设计问题,考虑了产品设计与全生命周期流程配置以满足产品可持续设计要求。本文针对考虑碳排放的产品系列模块化架构与全生命周期流程配置之间的联合设计问题进行了可持续研究,提出了一个协调绿色产品系列模块化架构和绿色全生命周期流程配置的双层博弈模型研究方法,方法中首先提出了绿色产品系列模块化架构与其绿色全生命周期流程配置联合优化框架与主从交互决策机制,产品设计师决策领导层绿色产品系列模块化架构的优化,从经济与社会的角度获得绿色产品系列模块化架构设计方案,设计方案选择组件、模块、产品类型,从而实现产品利润最大化和绿色度最大化。绿色全生命周期流程配置作为跟随层优化问题由生产者决策,依据领导层的设计方案,增加环境约束,确定每个组件候选项的生产工艺、模块制造工艺、产品组装工艺、产品回收处理方式以及产品运输方式最优实现过程,以实现绿色全生命周期流程配置成本最小化。根据提出的主从交互机制,并基于博弈理论本文建立了一个双层多目标优化数学模型,并设计了双层非支配排序遗传算法-II求解双层多目标优化数学模型,以得到模型的Pareto最优解。最后,以啤酒发酵罐为例验证了本文提出的模块化划分方法、双层规划模型与双层非支配排序遗传算法-II的可行性和潜力。结果表明:碳排放对最优绿色产品系列的架构和绿色全生命周期流程配置决策有明显影响;将产品可持续的意识融入产品系列开发活动有利于企业提高利润和竞争优势;另外,本文提出的模型能够很好地处理绿色产品系列的架构和绿色全生命周期流程配置之间的冲突和协调,并很好地平衡企业利益与开发活动引发的环境影响。